JP7035223B2 - Method for Forming Gate Structure of III-V Field Effect Transistor - Google Patents
Method for Forming Gate Structure of III-V Field Effect Transistor Download PDFInfo
- Publication number
- JP7035223B2 JP7035223B2 JP2020560868A JP2020560868A JP7035223B2 JP 7035223 B2 JP7035223 B2 JP 7035223B2 JP 2020560868 A JP2020560868 A JP 2020560868A JP 2020560868 A JP2020560868 A JP 2020560868A JP 7035223 B2 JP7035223 B2 JP 7035223B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- oxide
- gate
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 152
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 204
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 166
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 166
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 93
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 84
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 53
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 33
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 30
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 24
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 15
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 475
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 90
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 85
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 58
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 44
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 38
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 37
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 35
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 29
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 28
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 26
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 26
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 21
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 19
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 18
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 18
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 18
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 17
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 16
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 15
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 13
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 13
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 13
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 13
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 12
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 10
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 9
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 6
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 5
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N aluminium(i) oxide Chemical compound [Al]O[Al] BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 4
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019001 CoSi Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 2
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910000789 Aluminium-silicon alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 150000001804 chlorine Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000005516 deep trap Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 238000001017 electron-beam sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013100 final test Methods 0.000 description 1
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- PEUPIGGLJVUNEU-UHFFFAOYSA-N nickel silicon Chemical compound [Si].[Ni] PEUPIGGLJVUNEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28264—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being a III-V compound
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28575—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28575—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
- H01L21/28581—Deposition of Schottky electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
- H01L21/76805—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics the opening being a via or contact hole penetrating the underlying conductor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76898—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/481—Internal lead connections, e.g. via connections, feedthrough structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body (electrodes)
- H01L23/485—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body (electrodes) consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/5226—Via connections in a multilevel interconnection structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
- H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
- H01L23/53228—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being copper
- H01L23/53238—Additional layers associated with copper layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/015—Manufacture or treatment of FETs having heterojunction interface channels or heterojunction gate electrodes, e.g. HEMT
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/40—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
- H10D30/47—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels having 2D charge carrier gas channels, e.g. nanoribbon FETs or high electron mobility transistors [HEMT]
- H10D30/471—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT]
- H10D30/475—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having wider bandgap layer formed on top of lower bandgap active layer, e.g. undoped barrier HEMTs such as i-AlGaN/GaN HEMTs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/40—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
- H10D30/47—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels having 2D charge carrier gas channels, e.g. nanoribbon FETs or high electron mobility transistors [HEMT]
- H10D30/471—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT]
- H10D30/475—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having wider bandgap layer formed on top of lower bandgap active layer, e.g. undoped barrier HEMTs such as i-AlGaN/GaN HEMTs
- H10D30/4755—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having wider bandgap layer formed on top of lower bandgap active layer, e.g. undoped barrier HEMTs such as i-AlGaN/GaN HEMTs having wide bandgap charge-carrier supplying layers, e.g. modulation doped HEMTs such as n-AlGaAs/GaAs HEMTs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/6729—Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
- H10D30/6737—Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the electrode materials
- H10D30/6738—Schottky barrier electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/674—Thin-film transistors [TFT] characterised by the active materials
- H10D30/675—Group III-V materials, Group II-VI materials, Group IV-VI materials, selenium or tellurium
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/85—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group III-V materials, e.g. GaAs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/85—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group III-V materials, e.g. GaAs
- H10D62/8503—Nitride Group III-V materials, e.g. AlN or GaN
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/23—Electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. sources, drains, anodes or cathodes
- H10D64/251—Source or drain electrodes for field-effect devices
- H10D64/254—Source or drain electrodes for field-effect devices for lateral devices wherein the source or drain electrodes extend entirely through the semiconductor bodies, e.g. via-holes for back side contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/23—Electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. sources, drains, anodes or cathodes
- H10D64/251—Source or drain electrodes for field-effect devices
- H10D64/257—Source or drain electrodes for field-effect devices for lateral devices wherein the source or drain electrodes are characterised by top-view geometrical layouts, e.g. interdigitated, semi-circular, annular or L-shaped electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/62—Electrodes ohmically coupled to a semiconductor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/64—Electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/66—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes
- H10D64/665—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes the conductor comprising a layer of elemental metal contacting the insulator, e.g. tungsten or molybdenum
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/01—Manufacture or treatment
- H10D84/02—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies
- H10D84/05—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group III-V technology
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28575—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
- H01L21/28587—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds characterised by the sectional shape, e.g. T, inverted T
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
- H01L21/76816—Aspects relating to the layout of the pattern or to the size of vias or trenches
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
この開示は、概して、電界効果トランジスタ(FET)のゲート構造を形成する方法に関し、より具体的には、サブトラクティブ処理又はリフトオフ処理のいずれも用いずに電界効果トランジスタ(FET)のゲート構造を形成する方法に関する。 This disclosure generally relates to a method of forming a gate structure of a field effect transistor (FET), and more specifically, to form a gate structure of a field effect transistor (FET) without using any subtractive processing or lift-off processing. Regarding how to do it.
技術的に知られているように、例えば窒化ガリウム系(AlGaN/GaN)高電子移動度トランジスタ(HEMT)など、窒化物半導体として参照されることもあるIII族窒化物半導体を有する数多くのモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)が、高周波及び高出力(ハイパワー)の用途でますます使用されている。以下では、III族窒化物をIII族-Nとして参照することもあり、これは例えば、二元のInN、GaN、AlN合金、例えばAlxGa1-xN(AlGaN)合金などの三元合金、及び他の窒素系合金を含む。 As is technically known, many monolithic micros having Group III nitride semiconductors, sometimes referred to as nitride semiconductors, such as gallium nitride based (AlGaN / GaN) high electron mobility transistors (HEMTs). Wave integrated circuits (MMICs) are increasingly being used in high frequency and high power applications. In the following, group III nitrides may also be referred to as group III-N, which is a ternary alloy such as, for example, a binary InN, GaN, AlN alloy, for example an Al x Ga 1-x N (AlGaN) alloy. , And other nitrogen-based alloys.
これらのHEMTデバイスの潜在能力を現実のものとするためには、低抵抗で、良好なエッジ鋭敏性の、信頼性のある金属-金属コンタクト、及び金属-半導体オーミックコンタクト及びショットキーコンタクト(ゲート形成のため)を達成することが必要である。大抵のIII族-Nファウンドリ金属-金属及び金属-半導体低抵抗オーミックコンタクトは、(伝送線路及びオーミックコンタクトのために)シート抵抗を低減させるように、及び能動デバイスに対して最も低い金属-半導体オーミックコンタクト抵抗を達成するのに必要とされる高温アニール中の酸化を減らすよう、金(Au)を使用している。ショットキーゲートコンタクトに好適なコンタクトメタルは、その大きい仕事関数(≧5eV)のおかげで、ニッケルである。 To realize the potential of these HEMT devices, low resistance, good edge sensitivity, reliable metal-metal contacts, and metal-semiconductor ohmic contacts and Schottky contacts (gate formation). Because) is necessary to achieve. Most Group III-N foundry metal-metal and metal-semiconductor low resistance ohmic contacts are the lowest metal-semiconductor ohmic contacts to reduce sheet resistance (for transmission lines and ohmic contacts) and for active devices. Gold (Au) is used to reduce the oxidation during high temperature annealing required to achieve contact resistance. A suitable contact metal for Schottky gate contacts is nickel, thanks to its large work function (≧ 5 eV).
これまた知られているように、多くのモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)及び他の集積回路(IC)において、マウントされたチップへのグランド及び電気信号の双方のために、MMICの底面に電気的な接続がなされ、これらの接続は、基板及び/又は基板の少なくとも一部上の半導体エピタキシャル層を通り抜ける導電ビアを通じて、これらビアをウエハ上のメタライゼーション(前面側メタライゼーションとして参照されることもある)に接続する電気コンタクトに対してなされる。 As is also known, in many monolithic microwave integrated circuits (MMICs) and other integrated circuits (ICs), electricity is applied to the bottom of the MMIC for both ground and electrical signals to the mounted chips. Connections are made and these connections are also referred to as metallization (also referred to as front side metallization) on the wafer through conductive vias that pass through the substrate and / or at least a portion of the substrate in a semiconductor epitaxial layer. Made for electrical contacts that connect to).
伝統的に、III族-NのHEMT MMIC及びデバイスは、III-V族ファウンドリにおいてリフトオフに基づく処理によって製造される。しかしながら、最近、III族-N HEMTは、Si CMOSファウンドリ環境で、高歩留まりシリコン(Si)のような、Auフリーのサブトラクティブ処理技術を用いて製造され始めている。より具体的には、“リフトオフ”プロセスは、表面のうち材料が堆積されるべき選択部分を露出させる窓をマスクが有するものである。材料がマスク上に堆積され、材料の一部が、表面の露出された選択部分上へと窓を通り抜ける。溶媒を用いて、マスクが、マスク上の材料の部分(堆積された材料のうち不所望の部分)とともにリフトオフされ、表面のうち上記露出された選択部分上に材料の所望部分が残される。“サブトラクティブ”プロセスは、先ず材料が表面全体に堆積されるものである。次いで、堆積された材料の選択部分(処理後に残ることになる部分)のみを覆ってマスクが形成され、堆積された材料の不所望部分は露出される。次いで、エッチャントをマスクと接触させ、それにより、露出されている不所望部分が除去される一方で、マスクが、材料のうち覆われている所望部分をエッチャントが除去するのを防ぐ。 Traditionally, group III-N HEMT MMICs and devices are manufactured in group III-V foundries by lift-off based processing. However, recently, Group III-N HEMTs have begun to be manufactured in a Si CMOS foundry environment using Au-free subtractive processing techniques such as high yield silicon (Si). More specifically, the "lift-off" process is one in which the mask has a window that exposes a selection of the surface on which the material should be deposited. The material is deposited on the mask and a portion of the material passes through the window onto the exposed selection of the surface. Using the solvent, the mask is lifted off with a portion of the material on the mask (an undesired portion of the deposited material), leaving the desired portion of the material on the exposed selection portion of the surface. The "subtractive" process is one in which the material is first deposited over the entire surface. A mask is then formed covering only the selected portion of the deposited material (the portion that will remain after treatment), exposing the undesired portion of the deposited material. The etchant is then brought into contact with the mask, thereby removing the exposed unwanted portion, while preventing the mask from removing the desired portion of the material that is covered.
よく知られていることには、Si CMOSファウンドリに対して、(伝統的なIII-V族ファウンドリで処理される)III-V族化合物半導体デバイス及び回路の歩留まり及びコストは、小さいウエハ出来高、処理中の基板ハンドリングの増加、金属ラインを画成するためのリフトオフベースの処理技術の広範な使用、及びサブ500nmゲートリソグラフィのための時間のかかる電子ビームリソグラフィの使用によって、長いこと制限されてきた。一方、Si CMOSファウンドリ環境は、大きいウエハ出来高、大きいウエハ径(≧200mm)、高度に自動化されたカセット・ツー・カセットウエハ製造又は処理ツール、サブトラクティブ処理技術、高度な光リソグラフィクラスタツール及び技術(サブ100nmの造形を画成することが可能)、及び設備の発展とテクノロジノードの発展との双方を駆り立てるムーアの法則パラダイムという利益を有する。 It is well known that for Si CMOS foundries, the yield and cost of III-V compound semiconductor devices and circuits (processed by traditional III-V foundries) are small wafer yields, processing. It has long been limited by increased substrate handling within, extensive use of lift-off-based processing techniques to define metal lines, and the use of time-consuming electron beam lithography for sub-500nm gate lithography. Si CMOS foundry environment, on the other hand, has large wafer yields, large wafer diameters (≧ 200 mm), highly automated cassette-to-cassette wafer manufacturing or processing tools, subtractive processing technologies, advanced optical lithography cluster tools and technologies ( It is possible to create a sub 100 nm model), and has the benefit of Moore's Law paradigm that drives both the development of equipment and the development of technology nodes.
しかしながら、前述のように、Siファウンドリ基盤及び付随するSi CMOSウエハ出来高の利益を活用するためには、開発されるIII族-NプロセスがAuフリーでなければならない。金はSiにおいては深い準位のトラップドーパントである。従って、致命的な歩留まり問題を引き起こし得る深刻な汚染の懸念があるため、Si CMOSファウンドリ製造ラインのフロントエンド又はバックエンドにおいてAuは許されない。 However, as mentioned above, in order to take advantage of the Si foundry substrate and associated Si CMOS wafer volume, the Group III-N process being developed must be Au-free. Gold is a deep-level trap dopant in Si. Therefore, Au is not allowed on the front-end or back-end of Si CMOS foundry production lines due to serious contamination concerns that can cause fatal yield problems.
従って、Siファウンドリ環境におけるGaN(又は他のIII-V族)デバイスウエハの金フリー処理は、例えばアルミニウム(Al)又は銅(Cu)などの、Siファウンドリバックエンドオブライン(BEOL)に適合したメタライゼーションの使用を必要とする。銅は、優れた導電率及びエレクトロマイグレーション耐性を持つので、これらの金属の中で、使用するのに最も魅力的である。しかしながら、揮発性の銅ドライエッチング副生成物の欠如のため、フォトレジストマスキング及びプラズマエッチングがアルミニウムでは大いなる成功を伴って使用されてきたフォトリソグラフィの技術によってでは、容易には、銅をサブトラクティブにパターニングすることができない。銅を処理するために、ダマシンプロセス(これもサブトラクティブである)が開発された。Cuダマシンプロセスでは、典型的には下に位置する絶縁層(通常は二酸化シリコン)である銅のためのホスト絶縁体材料が、銅を形成すべきところに開口トレンチを有するようにパターニングされる。この絶縁層上に、トレンチをかなり過充填する銅の厚いコーティングが堆積され、化学機械平坦化(CMP)を用いて、絶縁層の頂面上に延在する余分な銅が除去される。絶縁層のトレンチ内に充填されたCuは除去されずに、パターン形成された導電インターコネクトとなる。 Therefore, gold-free processing of GaN (or other III-V) device wafers in a Si foundry environment is a metallization suitable for the Si foundry back end of line (BOOL), such as aluminum (Al) or copper (Cu). Requires the use of. Copper is the most attractive of these metals to use because of its excellent conductivity and electromigration resistance. However, due to the lack of volatile copper dry etching by-products, photoresist masking and plasma etching have been used with great success in aluminum with photolithography techniques that make copper easily subtractive. Cannot be patterned. A damascene process (also subtractive) was developed to process copper. In the Cu damascene process, the host insulator material for copper, which is typically the underlying insulating layer (usually silicon dioxide), is patterned to have an open trench where the copper should be formed. A thick coating of copper is deposited on this insulating layer that significantly overfills the trench, and chemical mechanical flattening (CMP) is used to remove excess copper extending over the top surface of the insulating layer. The Cu filled in the trench of the insulating layer is not removed, but becomes a patterned conductive interconnect.
これまた技術的に知られているように、Cuは管理可能なものではあるが、Siファウンドリに対してそれ自身の汚染リスクをもたらすものでもある。周囲材料への銅の拡散はそれらの特性を劣化させることになるので、バリア層が全ての銅インターコネクトを完全に取り囲むべきである。典型的に、Cuメタルインターコネクトの底面及び側面に沿った拡散バリアとして作用する薄いタンタル(Ta)及び/又は窒化タンタル(TaN)メタル層(Ta/TaN/Cuめっきシードメタルスタックの一部としてのもの)で、トレンチがライニングされる。Cu CMP後に、インターコネクトメタルの頂面がSiNxで被覆され、これが、層間酸化物堆積中の酸化を防止する頂部界面拡散バリアとして作用するとともに、更なるインターコネクト形成のための(二酸化シリコンのトレンチエッチング中の)エッチング停止層として作用する。しかしながら、ビアを形成するために塩素(又は他の酸化剤)系エッチングを必要とするウエハ貫通ビア又は半導体層貫通ビアによって裏面から前面へのメタルインターコネクトが支援されるとき、追加のプロセス複雑性が生じる。塩化物系のエッチング副生成物は不揮発性であり、このエッチングプロセスは劣化したCu界面をもたらす。 As is also technically known, Cu is manageable, but it also poses its own risk of contamination to the Si foundry. The barrier layer should completely surround all copper interconnects as the diffusion of copper into the surrounding material will degrade their properties. Typically as part of a thin tantalum (Ta) and / or tantalum nitride (TaN) metal layer (Ta / TaN / Cu plated seed metal stack) that acts as a diffusion barrier along the bottom and sides of the Cu metal interconnect. ), The trench is lined. After Cu CMP, the top surface of the interconnect metal is coated with SiN x , which acts as a top interfacial diffusion barrier to prevent oxidation during interlayer oxide deposition and for further interconnect formation (trench etching of silicon dioxide). Acts as an etching stop layer (inside). However, additional process complexity is added when back-to-front metal interconnects are assisted by wafer-penetrating vias or semiconductor layer-penetrating vias that require chlorine (or other oxidant) -based etching to form vias. Occurs. Chloride-based etching by-products are non-volatile and this etching process results in a degraded Cu interface.
これまた技術的に知られているように、高周波用途で使用される電界効果トランジスタ(FET)は、典型的に、例えば窒化ガリウム(GaN)HEMT FETなどのIII-V族デバイスである。今日、これらのGaN FETの多くは、これらのGaN FETを製造するために特別に設計されたファウンドリで製造されているが、これらのデバイスが、現時においてシリコン(Si)デバイスを製造するために設計されているファウンドリで製造されることも望ましい。 As is also technically known, field effect transistors (FETs) used in high frequency applications are typically III-V devices such as gallium nitride (GaN) HEMT FETs. Today, many of these GaN FETs are manufactured in foundries specifically designed to make these GaN FETs, but these devices are currently designed to make silicon (Si) devices. It is also desirable to be manufactured in a foundry that has been manufactured.
本開示によれば、電界効果トランジスタのゲート構造を形成する方法が提供され、当該方法は、半導体を用意し、半導体の選択された部分の上に開口を有する誘電体層を、半導体の上に形成し、ゲートメタル堆積プロセスを用いて、誘電体層の上及び開口の中にゲートメタルを選択的に堆積させ、堆積される当該ゲートメタルは当該ゲートメタル堆積プロセスによって誘電体層に接着しない、ことを有する。 According to the present disclosure, a method for forming a gate structure of a field effect transistor is provided, in which a semiconductor is prepared and a dielectric layer having an opening on a selected portion of the semiconductor is placed on the semiconductor. The gate metal is formed and selectively deposited on the dielectric layer and in the openings using a gate metal deposition process, and the deposited gate metal does not adhere to the dielectric layer by the gate metal deposition process. Have that.
一実施形態において、堆積されるゲートメタルは、ゲートメタル堆積プロセスによって誘電体層に接着せず、半導体に接着する。 In one embodiment, the deposited gate metal does not adhere to the dielectric layer by the gate metal deposition process, but to the semiconductor.
一実施形態において、半導体の上に絶縁層が形成され、開口は、絶縁層を露出させ、堆積されるゲートメタルは、ゲートメタル堆積プロセスによって誘電体層に接着せず、絶縁層に接着する。 In one embodiment, an insulating layer is formed on the semiconductor, the openings expose the insulating layer, and the deposited gate metal does not adhere to the dielectric layer by the gate metal deposition process, but to the insulating layer.
一実施形態において、当該方法は、当初のゲートメタルを化学的に還元することを含む。 In one embodiment, the method comprises chemically reducing the original gate metal.
一実施形態において、堆積プロセスは原子層成長(ALD)である。 In one embodiment, the deposition process is atomic layer growth (ALD).
一実施形態において、電界効果トランジスタのゲート構造を形成する方法が提供される。当該方法は、半導体を用意し、半導体の選択された部分の上に開口を有する誘電体層を、半導体の上に形成し、開口内に当初のゲートメタルを形成することを含む。 In one embodiment, a method of forming a gate structure of a field effect transistor is provided. The method comprises preparing a semiconductor, forming a dielectric layer having an opening on a selected portion of the semiconductor on the semiconductor, and forming the original gate metal in the opening.
一実施形態において、当該方法は、当初のゲートメタルをゲート構造へと化学的に還元することを含む。 In one embodiment, the method comprises chemically reducing the original gate metal to a gate structure.
一実施形態において、化学的に還元することは、堆積された当初のゲートメタルを還元剤中でアニールすることを有する。 In one embodiment, chemical reduction involves annealing the deposited original gate metal in a reducing agent.
一実施形態において、当初のゲートメタルは酸化物である。 In one embodiment, the initial gate metal is an oxide.
一実施形態において、当初のゲートメタルは酸化ニッケルである。 In one embodiment, the initial gate metal is nickel oxide.
一実施形態において、当初のゲートメタルの形成は原子層成長(ALD)を有する。 In one embodiment, the initial gate metal formation has atomic layer deposition (ALD).
一実施形態において、III族-V半導体の選択された部分の上にニッケル構造を形成する方法が提供される。当該方法は、半導体の選択された部分の上に開口を有する誘電体層を、半導体の上に形成し、開口によって露出された表面上に酸化ニッケルを形成し、酸化ニッケルを還元剤中でアニールして、酸化ニッケルをニッケルへと変換させる、ことを含む。 In one embodiment, a method of forming a nickel structure on a selected portion of a group III-V semiconductor is provided. The method forms a dielectric layer with an opening over a selected portion of the semiconductor on the semiconductor, forms nickel oxide on the surface exposed by the opening, and anneals nickel oxide in a reducing agent. It involves converting nickel oxide to nickel.
一実施形態において、電界効果トランジスタのゲート構造を形成する方法が提供される。当該方法は、半導体を用意し、半導体の選択された部分の上に開口を有する誘電体層を、半導体の上に形成し、開口内にゲートメタルを選択的に堆積させることを含む。 In one embodiment, a method of forming a gate structure of a field effect transistor is provided. The method comprises preparing a semiconductor, forming a dielectric layer having an opening on a selected portion of the semiconductor on the semiconductor, and selectively depositing a gate metal in the opening.
一実施形態において、ゲートメタルを堆積させることは原子層成長(ALD)を有する。 In one embodiment, depositing gate metal has atomic layer growth (ALD).
一実施形態において、電界効果トランジスタのゲート構造を形成する方法が提供され、当該方法は、半導体を用意し、半導体の表面の上に非酸化物の誘電体層を形成し、当該非酸化物の誘電体層は、半導体の表面の選択された部分の上に配置された開口を有し、非酸化物の誘電体層、及び半導体の表面の露出された選択された部分を、ゲートメタル堆積プロセスにかけ、堆積されるゲートメタルは、非酸化物の誘電体層に接着せず、半導体の表面の露出された選択された部分上に形成された酸化物に接着する、ことを有する。 In one embodiment, a method of forming a gate structure of an electric field effect transistor is provided, in which a semiconductor is prepared, a non-oxide dielectric layer is formed on the surface of the semiconductor, and the non-oxide is formed. The dielectric layer has openings placed on selected parts of the surface of the semiconductor, the non-oxide dielectric layer, and the exposed selected parts of the surface of the semiconductor are gate metal deposition processes. The gate metal deposited on the semiconductor has not adhered to the dielectric layer of the non-oxide, but to the oxide formed on the exposed and selected portion of the surface of the semiconductor.
一実施形態において、当該方法は、半導体の表面の上に酸化物の絶縁層を形成することを含み、開口は、酸化物の絶縁層を露出させ、堆積されるゲートメタルは、ゲートメタル堆積プロセスによって非酸化物の誘電体層に接着せず、酸化物の絶縁層に接着する。 In one embodiment, the method comprises forming an oxide insulating layer on the surface of the semiconductor, the openings exposing the oxide insulating layer and the deposited gate metal being a gate metal deposition process. Does not adhere to the non-oxide dielectric layer, but to the oxide insulating layer.
一実施形態において、III族-V半導体の選択された部分の上にゲート構造を形成する方法が提供され、当該方法は、半導体の選択された部分の上に開口を有する誘電体層を、半導体の上に形成し、開口によって露出された表面上に酸化ニッケルを形成し、酸化ニッケルを還元剤中でアニールして、酸化ニッケルをニッケルへと変換させる、ことを有する。 In one embodiment, a method of forming a gate structure on a selected portion of a group III-V semiconductor is provided, wherein the method comprises a dielectric layer having an opening over the selected portion of the semiconductor, the semiconductor. It has the ability to form on top of and form nickel oxide on the surface exposed by the openings and anneal the nickel oxide in a reducing agent to convert the nickel oxide to nickel.
一実施形態において、電界効果トランジスタのゲート構造を形成する方法が提供され、当該方法は、半導体を用意し、半導体の選択された部分の上に開口を有する誘電体層を、半導体の上に形成し、原子層成長によって、開口の中にゲートメタルを選択的に堆積させ、堆積されたゲートメタルを化学的に還元する、ことを有する。 In one embodiment, a method of forming a gate structure of a field effect transistor is provided, wherein the semiconductor is prepared and a dielectric layer having an opening over a selected portion of the semiconductor is formed on the semiconductor. Then, by atomic layer growth, gate metal is selectively deposited in the opening, and the deposited gate metal is chemically reduced.
発明者が認識したことには、GaN HEMTのニッケルベースのゲートの製造のためのNiOの選択的堆積が、伝統的なリフトオフに基づくIII-V族ファウンドリ及びサブトラクティブシリコンファウンドリの双方におけるNiベースのゲート製造の制限を克服する。III-V族ファウンドリにおけるリフトオフに基づく処理は、FETの低い歩留まり、性能低下、及び/又は信頼性低下のうちの1つ以上であるFETへの悪影響をもたらす望ましくないフォトレジスト残渣につながり得る。一方、SiファウンドリにおけるNiベースのゲートのサブトラクティブ処理は、好適なゲート構造メタルであるニッケル(Ni)はドライエッチング(大抵はスパッタ/物理的なエッチングであり、化学的なエッチングではない)するのが難しいので困難である。結果として、Niのエッチングは主として、本質的に非選択性であってFETのゲート構造を形成するために典型的に犠牲誘電体層を使用するものである物理的なエッチングである。代わって犠牲誘電体層の使用は、最適なガンマゲート頂部-チャネル間距離を有するガンマ形ゲート構造を自由に設計する能力に負の影響を及ぼし得る。何故なら、ニッケルゲート構造のエッチングプロセスの間にゲートチャネルの中まで不注意にエッチングしてしまい得るからである。さらに、ガンマゲート構造及びT字ゲート構造の双方で、Niドライエッチング生成物の低い揮発性が、しばしば、Ni含有エッチング生成物の再堆積につながり、代わってそれが、歩留まり及び/又は性能及び/又は信頼性に影響を及ぼす欠陥を生じさせ得る。あるいは、サブトラクティブ処理によるニッケルベースのゲートを画成するためのウェットエッチングの使用は、ゲートメタル造形のアンダーカットにつながることがあり、代わってそれが、乏しい寸法制御(性能バラつきの増大及び低い歩留まりをもたらす)、及び信頼性低下をもたらす。 The inventor has recognized that the selective deposition of NiO for the production of nickel-based gates of GaN HEMTs is based on traditional lift-off in both III-V foundries and subtractive silicon foundries. Overcome the limitations of gate manufacturing. Treatments based on lift-off in III-V foundries can lead to unwanted photoresist residues that adversely affect the FET, which is one or more of the low yield, performance degradation, and / or reliability degradation of the FET. On the other hand, in the subtractive treatment of Ni-based gates in Si foundries, nickel (Ni), which is a suitable gate structure metal, is dry-etched (usually sputter / physical etching, not chemical etching). It is difficult because it is difficult. As a result, the etching of Ni is primarily a physical etching that is essentially non-selective and typically uses a sacrificial dielectric layer to form the gate structure of the FET. The use of sacrificial dielectric layers instead can negatively impact the ability to freely design gamma gate structures with optimal gamma gate top-channel distances. This is because the inside of the gate channel can be inadvertently etched during the etching process of the nickel gate structure. Moreover, in both gamma-gate and T-gate structures, the low volatility of Ni dry etching products often leads to redeposition of Ni-containing etching products, which in turn it yields and / or performance and /. Or it can cause defects that affect reliability. Alternatively, the use of wet etching to define nickel-based gates with subtractive treatment can lead to undercuts in gate metal formation, which in turn leads to poor dimensional control (increased performance variation and low yield). ), And causes a decrease in reliability.
これまた発明者が認識したことには、ここではALDを用いて、開口中に酸化ニッケル(NiO)ゲートメタル層が選択的に堆積され、NiO層は、例えばSiNxなどの非酸化物の層には接着せず、NiO ALD堆積プロセス中に-OH基を形成しやすい自然酸化膜で終端する例えばAlGaN層などの半導体層に接着することになり、それによってALD堆積を支援する。すなわち、半導体であるAlGaNは、ALD中にNiOが付着することになるいくらかの自然酸化膜を持つのに対し、SiNxなる非酸化物の層上には、NiOが結合する有意な濃度の-OH基(例えばSiO2又はAl2O3などの酸化物層上に存在するような)が存在しないので、非酸化物層上へのNiOメタル堆積が抑制される。発明者によるこの堆積の-OH基依存性の認識が、堆積された酸化物(例えば、SiO2又はAl2O3)、自然酸化膜、又は酸素プラズマ処理表面(例えば、酸化されたAlGaN表面又はSiNx表面)の上への選択的ゲートメタル堆積の基礎である。 The inventor also recognized that here, using ALD, a nickel oxide (NiO) gate metal layer was selectively deposited in the openings, and the NiO layer was deposited on a non-oxide layer such as SiNx. Will not adhere and will adhere to a semiconductor layer such as an AlGaN layer terminated by a natural oxide film that tends to form -OH groups during the NiO ALD deposition process, thereby supporting ALD deposition. That is, AlGaN, which is a semiconductor, has some natural oxide film on which NiO adheres in ALD, whereas on the non-oxide layer called SiNx, NiO has a significant concentration of -OH to be bonded. Since there are no groups (such as those present on an oxide layer such as SiO 2 or Al 2 O 3 ), NiO metal deposition on the non-oxide layer is suppressed. The inventor's perception of the -OH group dependence of this deposit is that the deposited oxide (eg, SiO 2 or Al 2 O 3 ), a natural oxide film, or an oxygen plasma treated surface (eg, an oxidized AlGaN surface or). It is the basis of selective gate metal deposition on the SiNx surface).
従って、本発明は、Niベースのゲートの形成のために酸化ニッケル(NiO)の選択的原子層成長を利用し、これは、Ni(又はNiO)が必要とされるところにのみNiOを堆積させるものである。結果として、リフトオフに基づく処理(III-V族ファウンドリ)においてのようなレジスト残渣のトラップのリスクがなく、サブトラクティブなウェット又はドライエッチング(Siファウンドリ)の必要もない。さらに、原子層成長(ALD)の使用は、(Siファウンドリで一般的であるような)スパッタリングに基づくNiの堆積によって引き起こされ得るデバイス表面へのダメージを防止する。NiOは、それ自体がゲートとなってもよいし(これは、Niのように5eV以上の仕事関数を持つ)、Niゲート形成のために水素中でNiへと(完全又は部分的に)還元されてもよい。最後に、ALDメタル堆積は、物理的気相堆積技術によって与えられ得る物理的衝撃誘起の表面ダメージを回避する。 Therefore, the present invention utilizes selective atomic layer growth of nickel oxide (NiO) for the formation of Ni-based gates, which deposits NiO only where Ni (or NiO) is needed. It is a thing. As a result, there is no risk of resist residue trapping as in lift-off based treatments (III-V foundries), and there is no need for subtractive wet or dry etching (Si foundries). In addition, the use of atomic layer growth (ALD) prevents damage to the device surface that can be caused by sputtering-based Ni deposition (as is common in Si foundries). NiO may itself be a gate (which has a work function of 5 eV or higher like Ni) or is reduced (completely or partially) to Ni in hydrogen for Ni gate formation. May be done. Finally, ALD metal deposition avoids physical impact-induced surface damage that can be inflicted by physical vapor deposition techniques.
本開示の1つ以上の実施形態の細部が、添付の図面及び以下の記載にて説明される。本開示のその他の特徴、目的及び利点が、これらの記載及び図面並びに請求項から明らかになる。 Details of one or more embodiments of the present disclosure are described in the accompanying drawings and the description below. Other features, objectives and advantages of the present disclosure will be apparent from these descriptions and drawings and claims.
様々な図中の似通った参照符号は同様の要素を指し示している。 Similar reference symbols in various figures point to similar elements.
次いで、図1A及び1Bを参照するに、ここではHEMTであるマルチゲート電界効果トランジスタ(FET)12が中に形成された半導体構造10が示されている。FET12は、図1Aに示すように、金フリーの(すなわち、金を含まない)ゲートパッド16に相互接続された、ここでは例えば4つの、複数の金フリーのフィンガー状のゲート電極コンタクト構造141-144と、金フリーのドレインパッド20に相互接続された、ここでは例えば2つの、複数の金フリーのフィンガー状ドレイン電極構造181-182と、金フリーの導電インターコネクト構造24によって相互接続された、ここでは例えば3つの、複数の金フリーのソース電極構造221-223とを含んでいる。理解されるべきことには、ゲート電極構造141-144、ソース電極構造221-223、及びドレイン電極構造181-182の数は、示されるものよりも多数(又は少数)であってもよい。いずれにしても、ゲート電極構造141-144の各々が、ドレイン電極構造181-182のうちの対応する1つと、ソース電極構造221-223のうちの対応する1つとの間に配置されて、ドレイン電極構造181-182のうちの上記対応する1つと、ソース電極構造221-223のうちの上記対応する1つとの間での半導体構造10内のキャリアの流れを制御する。また、図示のように、2つのパッド261、262が設けられ、導電インターコネクト構造24の両端に接続されている。これらのパッド261、262は、それぞれ、半導体構造10を通り抜ける導電ビア301、302によって、半導体構造10の底面を覆って形成された導電層28に接続されている。図2A-2Tに関して更に詳細に説明するように、構造10の前面側又は頂面側が、マルチゲートFET12を形成するようにシリコンファウンドリにて処理される。
Next, with reference to FIGS. 1A and 1B, a
より具体的には、図2Aを参照するに、半導体構造10が、より詳細に、ここでは例えばシリコン(Si)、炭化シリコン(SiC)、又はシリコン・オン・インシュレータ(SOI)である基板32を含むように示されている。基板32の上部上にIII族-N半導体層34の層があり、ここでは例えば、基板32の上面を覆っておよそ1-5ミクロンの厚さを有し、そして、III族-N半導体層34の上面上に、ここでは例えばおよそ5-30nmの厚さを有する窒化アルミニウムガリウム(AlxGa1-xN、ただし、xは0<x≦1)である第2のIII族-N半導体層36が続いている。理解されるべきことには、層34はここではGaNバッファ構造であり、これはまた、図示していない核形成層及び歪み緩和層を含み、典型的に、窒化アルミニウム(AlN)及び窒化アルミニウムガリウム(AlxGa1-xN、ただし、xは0<x≦1)である。図1Aに示すメサ構造を形成するよう、従来からのシリコン(Si)ファウンドリ適合サブトラクティブパターニング(リソグラフィ及びエッチング)技術を用いて、III族-N半導体層34及びIII族-N半導体層36の一部が除去される。なお、しかしながら、図1Aにおいてエッチングされたメサ構造によって提供されている電気的分離(アイソレーション)は、同じ被マスク層の(エッチングの代わりに)イオン注入(ここでは例えば窒素)によって提供されてもよい。これはプレーナ構造をもたらすことになる。後述するように、構造10は、上で図1A及び1Bにて示したマルチゲートFET12を形成するように処理される。なお、フィンガー状のゲート電極構造141-144、ドレイン電極構造181-182、及びソース電極構造221-223はメサ11上にあるが、ゲートパッド16、ドレインパッド20、及び2つのパッド261、262はメサ11から外れている。
More specifically, with reference to FIG. 2A, a
次に図2Bを参照するに、図2Aに示した構造の前面側又は頂面側が、ここでは例えば窒化シリコンSiNxであるパッシベーション層38で被覆される。図2Cに示すように、層38の選択された部分を貫く窓又は開口401-407を形成するように、従来からのシリコン(Si)ファウンドリ適合サブトラクティブパターニング(リソグラフィ及びエッチング)技術を用いて層38が処理され、それにより、パッド261、262、ゲートパッド16及びドレインパッド20(図1A及び1B)が形成されることになるところで、窓401及び407が、下に位置するGaN層34の表面部分を露出させるとともに、ソース電極構造221-223及びドレイン電極構造181-182(図1A及び1B)が形成されることになるところで、窓402-406が、下に位置するAlGaN層36の部分を露出させる。
Next, referring to FIG. 2B, the front surface side or the top surface side of the structure shown in FIG. 2A is covered with a
次に図2Dを参照するに、電気コンタクト構造421-427は構成において同じであり、ここでは電気コンタクト構造421であるそのうちの例示的な1つを、以下の(A)-(C)を含むように、より詳細に図3Bに示す。(A)チタン(Ti)又はタンタル(Ta)の底部層42aと、層42a上の例えばアルミニウム又はSiドープトアルミニウム(Al1-xSix)(ただし、Siドーピングのxは典型的に≦0.05)の層42bと、例えばタンタル(Ta)又は金属窒化物(ここでは例えば窒化チタン(TiN))である層42c、(B)オーミックコンタクト構造42OC上に配置された、ここでは例えばニッケル又はモリブデン又は白金である金フリーの導電性エッチング停止層42ES、及び(C)図2Kに関連して説明するここでは銅ダマシン電極コンタクトである金フリーの電極コンタクト。なお、エッチング停止層は、特定のエッチャントに対して、そのエッチャントがエッチング停止層に達する前にエッチングされる材料をエッチングする速度よりも半分未満(≦1/2)の速度でエッチングされる。層42a、42b、42c及び42ESは、図2Cに示した構造の表面の上に及び開口401-407を通って配置される。なお、電気コンタクト構造421及び427は、2つのパッド261、262(図1B)の上に配置されてそれらに電気的に接続され、電気コンタクト構造422、424、及び426は、ソース電極構造221-223の上に配置されてそれらに電気的に接続され、電気コンタクト構造423及び425は、ドレイン電極構造181及び182の上に配置されてそれらに電気的に接続され、電気コンタクト構造421及び427は、GaN層34と接触して形成される。堆積の後、従来からのシリコン(Si)ファウンドリ適合サブトラクティブパターニング(リソグラフィ及びエッチング)技術を用いて、オーミックコンタクト構造42OCの層42a、42b及び42cが形成される(具体的には、オーミックコンタクト構造42OCが、塩素系ドライエッチングケミストリを用いてドライエッチングされる)。次いで、後述するアニールプロセス中に、電気コンタクト構造422-426が、ここではAlGaN層であるIII族-N半導体層36とオーミックコンタクトして形成される。ここで、例えば、電気コンタクト構造421-427は、60nmより大きい厚さである。
Next, referring to FIG. 2D, the
より具体的には、オーミックコンタクト構造42OCの各々は、トリメタルスタックであり、(a)Ti又はTaの底部層42a(これは、層42aを堆積させるのに先立って、層36の中まで塩素プラズマ系ドライエッチングによって、構造422-426に関して(図2D1(FIG.2D’)に示すように)III族-N半導体層36の上面部分内にリセス化されてもよい)と、(b)ここでは例えばアルミニウム又はSiドープトアルミニウムAl1-xSix層42b(ただし、xは1未満であり、ここではxは典型的に≦0.05)であるアルミニウムベースの層42bと、(c)アルミニウムベースの層42b上の例えばタンタル又は金属窒化物(ここでは例えば窒化チタン(TiN))の層42cである頂部メタル層42cとを含んでいる。層42a及び層42cの典型的な厚さは5-30nmであり、一方、層42bは、オーミックコンタクト三層構造42OCスタック用に選択されるメタル層に応じて50-350nmの範囲とし得る。
More specifically, each of the
より具体的には、最適なコンタクト形態を維持するため、及び汚染制御のため、半導体オーミックコンタクトを形成するためのオーミックコンタクト構造42OCのアニールは、アルミニウムの融点未満(≦660℃)に保たれる。このような低温アニールは典型的に、定常状態の温度において窒素雰囲気中で5分より長く(≧5分)かかる。より具体的には、ここでは例えばTi又はTa層42aである金属-半導体オーミックコンタクト構造42OCの第1の金属要素が、ここでは例えばAlxGa1-xN層36であるIII族-N表面上に直に堆積され、又はそれと接触して配置され、そして、オーミックコンタクト構造42OCのオーミックコンタクト形成アニール(ここではオーミックアニールとしても参照する)中の周囲温度から定常状態への温度ランプの間に、III族-N材料界面層36内のV族元素である窒素と反応することによって、金属窒化物を形成する。なお、温度ランプは、線形温度ランプが使用されるとき典型的に≦15℃/秒であるが、金属窒化物の形成においてIII族-N表面層36との第1の金属層42aの相互作用を最適化するために、段階的温度ランププロファイル及び混合段階及び線形ランププロファイルも全て使用され得るものである。次に、≧5分にわたる≦660℃での定常状態アニールプロセス中に、ここでは例えばアルミニウム層42bである第2のいっそう低抵抗の金属が、第1の金属(ここでは層42a)、形成された金属窒化物、及びIII族-N材料(ここでは層36)の表面の中に拡散して、非常に低抵抗のオーミックコンタクトをもたらす。最後に、オーミックコンタクトを形成する金属-半導体オーミックコンタクト構造42OCのここでは層42a及び42bである第1及び第2の金属と、III族-N材料層36との間での、≦660℃の温度での相互作用の量を最大にするために、これら2つの層(ここでは層42a及び42b)の上にこれら2つの層のうちの上側の層(ここでは層42b)と接触して配置された第3の金属層(金属窒化物又は金属、ここでは層42c)との混ざり合いを防止する必要がある。
More specifically, in order to maintain the optimum contact morphology and to control contamination, the annealing of the
オーミックコンタクト構造42OCの最初の2つの層(ここでは層42a及び42b)と第3の層(ここでは層42c)との混ざり合いの防止は、いくつかの手法で達成されることができる。第1に、それは、第1及び第2の金属(層42a及び42b)の二層スタックとしてオーミックコンタクト構造42OCを堆積させて該オーミックコンタクト構造42OCをアニールし、その後、第3の金属(ここでは層42c)の堆積に先立って、酸化された界面を除去する(酸化された界面のドライエッチング、ウェットエッチング、又はインサイチュドライスパッタ除去による)ことによって達成され得る。第2に、オーミックコンタクト構造42OCの3つ全ての金属層42a、42b及び42cがオーミックコンタクト構造42OCのオーミックアニールに先立って堆積されるときには、以下の2つの方法のうちの1つを用いて、オーミックコンタクト構造42OCとIII族-N半導体層36との間に低温(≦660℃)オーミックコンタクトを形成し得る。第1の方法では、図4Aを参照するに、オーミックコンタクト構造42OCの金属窒化物層(例えばTiN又はTaNなど、ここでは層42c)が、第2のアルミニウム層(42b)と接触して配置され、≦660℃でのアニール中に層42bと混ざり合いに耐え、金属層42aが、III族-N層36及び金属層42bと合金化されて、図4A1(FIG.4A’)に示すように、層42aとIII族-N層36との間に金属窒化物中間層a(ILa)が形成されて(なお、アニール後に層42aのいくらかの未合金化部分Un-Lが存在してもよく、金属窒化物中間層は不連続であってもよい)、ポストアニールオーミックコンタクト構造42OCを形成する。第2の方法では(図4Bを参照するに)、オーミックコンタクト構造42OC堆積プロセス中又はオーミックコンタクト構造42OCのオーミックアニール中に堆積装置及び/又はアニール装置の中で使用されるガス中に存在するか又は該装置中に意図的に導入されるかのいずれかである酸素との反応によって、薄い(~1-10nm厚)部分的に酸化された第2の金属(ここではアルミニウム層42b)若しくは第3の金属(ここではTa、TiN、又はTaN層42c)又はこれらの組み合わせである中間層b(ILb)が形成される。この部分的に酸化された金属中間層ILbは、図4B1(FIG.4B’)に示すように、第2の金属層(ここではアルミニウム層42b)と第3の金属又は金属窒化物層(ここではTa、TiN、又はTaN層42c)との間に形成され、又は、≦660℃でのアニール中に混ざり合いに耐える第2のアルミニウム層(42b)と接触して形成され、ポストアニールオーミックコンタクト構造42OC’を形成する。別の言い方をすれば、第2の方法(図4B及び図4B1)では、金属堆積プロセス中及び/又はアニールプロセス中の酸化物中間層ILbの形成によって、アニール中に第3の金属層42c(金属窒化物又は金属)が層42bと混ざり合うことが防止され、この酸化物中間層ILbは、層42bと層42cとの間に形成され、また、金属層42aが、III族-N層36及び金属層42bと合金化されて、層42aとIII族-N層36との間に金属窒化物中間層ILaが形成される(なお、アニール後に層42aのいくらかの未合金化部分Un-Lが存在してもよい)。従って、一実施形態(図4B及び4B1)においては、電気コンタクト構造メタル堆積プロセス及び/又はオーミックアニールプロセス中に、オーミックコンタクト構造42OCの第2の金属と第3の金属との間に、部分的に酸化された中間層ILbを形成することによって、混ざり合いが防止される。第1の方法(図4A及び4A1)においては、層42cとして金属又は金属窒化物層を形成することによって、混ざり合いが防止される。
Prevention of mixing of the first two layers of the ohmic contact structure 42 OC (here layers 42a and 42b) and the third layer (here layers 42c) can be achieved by several methods. First, it deposits the
上述のように、オーミックコンタクト構造に少量のシリコンドーパントを添加することによって、金属-半導体オーミックコンタクト抵抗の更なる最適化も達成され得る。シリコンは、例えば電子線蒸着及びスパッタリングなどの複数の方法によって付与され得る。シリコンは、(シリコンスパッタリングターゲットのスパッタリングによって、又は電子線蒸着によって)オーミックコンタクト構造42OC内の別個の層として付与されてもよいし、あるいは、複数の純粋ターゲット(ここでは例えばシリコン及びアルミニウム)を同時スパッタリングすることによって、又はSiドープされたターゲットをスパッタリングすることによって、シリコンを別の層の中に混ぜることによって付与されてもよい(ここでは例えばSiドープされたアルミニウムであるAl1-xSix層42b、ただし、Siドーピングのxは典型的に≦0.05)。
As mentioned above, further optimization of the metal-semiconductor ohmic contact resistance can be achieved by adding a small amount of silicon dopant to the ohmic contact structure. Silicon can be applied by multiple methods, such as electron beam deposition and sputtering. Silicon may be applied as a separate layer within the ohmic contact structure 42 OC (either by sputtering a silicon sputtering target or by electron beam deposition), or multiple pure targets (here, eg silicon and aluminum). It may be imparted by mixing silicon into another layer by simultaneous sputtering or by sputtering a Si-doped target (here, eg Si-doped aluminum, Al 1-x Si). x
従って、低温でのオーミックコンタクト形成アニールは、以下のようにまとめることができ、すなわち、周囲温度から定常状態アニール温度へのアニールプロセスの温度ランプ段階中に、ここでは層42aであるオーミックコンタクト構造42OCの第1の金属と金属窒化物を形成し、ここでは層42bである電気コンタクト構造の第2の金属が、第1の金属の中へ、そして、ここでは層36であるIII族-N半導体層の上面へと拡散して、III族-N層36とオーミックコンタクト構造42OCとの界面に形成されるオーミックコンタクトの抵抗を下げ、そして、III族-N半導体層36と接触した第1の金属、及びオーミックコンタクト層の第2の金属42bが、オーミックアニールプロセス中にオーミックコンタクト層の第3の金属(又は金属窒化物)42cと混ざり合うのが防止され、そして、第1の金属及び第2の金属及び第3の金属(金属窒化物又は金属)は、オーミックコンタクト形成アニールプロセスの間、それらの融点未満に維持される。最初の2つの金属(層42a及び42b)の第3の金属(層42c)との混ざり合いの防止は、最初の2つの金属の、III族-N界面との、低温での相互作用を間接的に促進させ、それによって、より低いコンタクト抵抗を支援する。上述のアニールプロセスの後、図3Bに示すように、ここでは例えばニッケル、モリブデン又は白金である導電性のエッチング停止層42ESが、層42c上に配置される。
Therefore, the ohmic contact forming annealing at low temperature can be summarized as follows, i.e., during the temperature ramp step of the annealing process from ambient temperature to steady state annealing temperature,
次に図2Eを参照するに、図2Dに示した構造の表面が、図示のように、ここでもSiNxである誘電体層44で被覆される。
Next, referring to FIG. 2E, the surface of the structure shown in FIG. 2D is coated with the
次に図2Fを参照するに、フィンガー状ゲート電極構造141-144(図1A及び1B)が(この実施形態では、ここではAlGaN層であるIII族-N半導体層36とショットキーコンタクトして)形成されることになるIII族-N半導体層36の部分を露出させるように、従来からのシリコン(Si)ファウンドリ適合リソグラフィ及びエッチング処理技術を用いて、層44内に開口又は窓46が形成される。
Next, referring to FIG. 2F, the finger-shaped gate electrode structure 14 1-144 (FIGS. 1A and 1B) (in this embodiment, shot key contact with the group III-
次に図2Gを参照するに、シリコン(Si)ファウンドリ適合リソグラフィ及びエッチングプロセスを用いて、図3Aにて更に詳細に説明するフィンガー状ゲート電極構造141-144(図1A及び1B)が、図示のように、開口又は窓46を通して形成される。より具体的には、ゲート電極構造141-144の各々は構成において同じであり、ここではゲート電極構造141であるそのうちの例示的な1つを、以下の(A)及び(B)を含むように、より詳細に図3Aに示す。(A)ここでは、AlGaN半導体層36とショットキーコンタクトした、例えばニッケル(Ni)、窒化チタン(TiN)、ニッケル/窒化タンタル(Ni/TaN)、ニッケル/タンタル(Ni/Ta)、ニッケル/タンタル/窒化タンタル(Ni/Ta/TaN)、ニッケル/モリブデン(Ni/Mo)、窒化チタン/タングステン(TiN/W)、又はドープトシリサイドである単一の材料又は複数の材料であるゲートメタル層14aを有するゲート電気コンタクト構造14GC、及び(B)図2Kに関連して後述するここでは銅ダマシン電極コンタクトである金フリーの電極コンタクト。従来からのシリコン(Si)ファウンドリ適合サブトラクティブパターニング技術を用いて形成されるゲートメタル層14aは、ここでは、III族-N半導体層36とショットキーコンタクトを形成するショットキーコンタクトメタルである。なお、ゲート電気コンタクト構造14GCは、メタル絶縁ゲートHEMT(MISHEMT)を形成するように、図3Aに示すように、ゲートメタル層14aとIII族-N半導体層36との間に配置された、例えば酸化アルミニウム(Al2O3)である薄い(典型的に、~2-10nm)誘電体層14bを有していてもよい。なお、ゲートメタル層14aは、図示のようにT字形であってもよいし、あるいは、隣接するドレイン電極構造の方を向いたオーバーハング部15を有するフィールドプレート構造を形成するよう、図3A1(FIG.3A’)に示すようにガンマ形(Γ形)であってもよい。
Next, with reference to FIG. 2G, a finger-shaped gate electrode structure 14 1-144 (FIGS. 1A and 1B), which will be described in more detail in FIG. 3A, using a silicon (Si) foundry conforming lithography and etching process. As shown, it is formed through an opening or
なお、ショットキーゲートメタル層14aが有する金属又は金属窒化物のドライエッチングは、典型的に、塩素系(例えば、Ni及びTiNをエッチングするため)若しくはフッ素系(例えば、Mo、TiN、W、Ta、及びTaNをエッチングするため)又はこれらの組み合わせ(例えば、TiN、W、Ta、及びTaNをエッチングするため)となる。しかしながら、ショットキーゲートメタル層14aにNiが使用されるとき、揮発性のエッチング副生成物の欠如のためにドライエッチングすることがかなり困難となり得る。従って、ここでは例えば塩素(Cl2)とアルゴン(Ar)のガス混合物であるニッケルドライエッチングは、主に物理的なエッチング(スパッタリング)であり、化学的なエッチングではない。主に物理的なドライエッチングは、下に位置する層に対して乏しいエッチング選択性を有するので、ショットキー層14aを含むNiをドライエッチングすることは、一部の状況において(ここでは、例えば、ショットキーゲートメタル層14aのNiの厚さとパッシベーション層38の誘電体の厚さとがほぼ同じであるとき)、パッシベーション層38内への許容できないオーバーエッチングをもたらすことがある。そのような場合には、パッシベーション層38とショットキーゲートメタル層14aのオーバーハング部15との間に、ここでは例えば二酸化シリコン(SiO2)である犠牲誘電体層(図示せず)を堆積させる必要があり得る。
The dry etching of the metal or metal nitride contained in the shot key
Niを有するショットキーゲートメタル層14aをエッチングする別の方法は、存在する場合に頂部メタル(ここでは、例えば、TaN、Ta、Mo、又はこれらの組み合わせ)に対してドライエッチングを使用し、そして、Ni層に対してはウェットエッチング(ここでは、例えば、HF、H3PO4、HNO3若しくはH2SO4系、又はこれらの組み合わせ)を使用するものである。ショットキーメタル層14aのNiウェットエッチャントの選択は、頂部メタル層(使用される場合、下の図10C-10Gの説明においてのように、底部ショットキーメタル層が14a’になり、頂部ショットキー層が14a”になる)に対して高度に選択的であるようにすることが重要である。さらに、マスクされたショットキーゲートメタル層14aフィーチャの下のニッケルの意図しない除去(ここでは、アンダーカットとしても参照する)は、このプロセスから得られるゲート寸法が再現可能であり且つゲートが意図したように機能するように、最小にされるべきである。結果として、ショットキーメタル層14aによってマスクされるフィーチャサイズの全幅が縮小するにつれて、アンダーカットを最小化するために、ショットキーゲートメタル層14a内のニッケル層の厚さも縮小することになる。ショットキーゲートメタル14aによって画成される1ミクロン未満(≦1μm)のフィーチャサイズの場合、堆積させるショットキーコンタクトゲートメタル層14aのNiの厚さは、ここでは例えば、≦100nmになる見込みである。
Another method of etching the shot key
ゲート電極構造141-144の形成を、図10A-10Gに関して更に詳細に示す。従って、図2E及び2Fに関連して上述したように、ここでもSiNxである誘電体層44を図10Aに示すように形成し、そして、図10Bに示すように層44内に開口又は窓46を形成した後に、図10Cに示すように、誘電体層44の上に及び窓46を通してAlGaN層36の露出部分上に、ここでは例えばNi又はTiNである第1のゲートメタル又はショットキーコンタクトメタル層14’aが堆積される。次に、図10Cに示すように、第1のゲートメタル又はショットキーコンタクト層の上に、ここでは例えばTaN、Ta、Mo、又はWである第2のゲートメタル層14”aが堆積される。
The formation of the gate electrode structure 14 1-144 is shown in more detail with respect to FIGS. 10A-10G. Therefore, as described above in connection with FIGS. 2E and 2F, the
次に、図10Dに示すように、窓46と位置合わせして第2のゲートコンタクトメタル14”aの表面の一部の上に、フォトレジスト又はハードマスクのいずれか45が形成される。図10Eに示すように、マスクによって露出された第2のゲートコンタクトメタル14”aの部分が、ドライエッチングを用いて除去される。次に、図10Fに示すように、同じマスク45を使用して、ドライエッチング又はウェットエッチングを用いて第1のゲートコンタクト又はショットキーコンタクトメタル14’aの露出部分が除去される。次いで、図10Gに示すように、マスク45が除去される。
Next, as shown in FIG. 10D, either a photoresist or a
ショットキーゲートメタル層14aが形成された後、処理は、ここでは図2Kに示すような銅ダマシン電極コンタクト541-5411(これらのうち、ここでは電極542である例示的な1つを図3Aに詳細に示している)である前述の電極コンタクトの形成を続ける。なお、銅ダマシン電極コンタクト541-5411の各々の形成は、図2Iに示すような2つの誘電体層(ここではSiNx層48及びSiO2層50)の堆積を用いて行われる。ここではSiNxである第1の層48は、拡散バリア(その下に銅が配置されているとき)及びエッチングストッパとして機能する。ここではSiO2層50である第2の層が、ここではSiNxである第1の層48に対して選択的にエッチングされ、次いで、ゲートメタル層14aを露わにするように第1の層48がエッチングされ、それにより、その中にここでは銅である金フリー材料が後に堆積されるトレンチが形成される。
After the Schottky
典型的に、銅ダマシン電極コンタクト541-5411は、先ず、第2の誘電体層内に形成されたトレンチの中への銅めっきを容易にするために、薄いメタルシード層(典型的に、Ta/Cu、Ta/TaN、又はTaN/Cu、且つ≦100nm)をスパッタリングすることによって形成される。なお、このシード層はまた、銅拡散バリアとして、及び誘電体に対する密着層としても機能する。次いで、トレンチの過剰な銅オーバーフィルが化学機械研磨(CMP)で除去され、それが、トレンチ内に配置された金属だけを置き去りにすることによって金属インターコネクトを画成する。他の銅ダマシン層が追加されるとき、後述するようにこのプロセスが繰り返される。従って、ダマシン電極コンタクト541-5411は、共平面の上面を有する。
Typically, the copper damascene electrode contacts 541-54 11 first have a thin metal seed layer (typically) to facilitate copper plating into the trench formed in the second dielectric layer. , Ta / Cu, Ta / TaN, or TaN / Cu, and ≦ 100 nm). The seed layer also functions as a copper diffusion barrier and as an adhesion layer to the dielectric. The excess copper overfill in the trench is then removed by chemical mechanical polishing (CMP), which defines the metal interconnect by leaving only the metal placed in the trench. When other copper damascene layers are added, this process is repeated as described below. Therefore, the
前段落に記載したダマシンプロセスを開始し、そして、次に図2Hを参照するに、図2Gに示した構造の表面を覆って、ここでは例えばSiNxである誘電体層48が堆積される。次に図2Iを参照するに、層48を覆って、ここでは例えばSiO2である第2の誘電体層50が堆積され、そして、ソース、ドレイン及びゲート電極541-5411の同時形成のために、従来からのシリコン(Si)ファウンドリ適合リソグラフィ及びエッチング技術を用いて、図2Jに示すように、層50及び層48の選択部分を貫く窓52を形成してそれによって電気コンタクト構造421-427及びフィンガー状ゲート電極構造141-144の頂面を露出させるようにパターニングされ、それにより、図1Aに関連して上述したゲート電極構造141-144、ドレイン電極構造181-182、及びソース電極構造221-223が完成する。
Initiating the damascene process described in the previous paragraph and then referring to FIG. 2H, a
次に図2Kを参照するに、上述のようにダマシンプロセスにおいてここではCuである余分な金属がCMPによって除去された後、図示のように、電気コンタクト構造421-427及びフィンガー状ゲート電極構造141-144の露出した頂面上に電極コンタクト541-5411が形成されている。電極コンタクト541-5411の各々は構成において同じであり、ここでは、ソース電極構造221-223又はドレイン電極構造181-182の例示的な1つ(ここではソース電極構造221)に関する電極コンタクト541-5411のうちの例示的な1つ(ここでは電極コンタクト542)を図3Bに示しており、ゲート電極コンタクトのうちの例示的な1つ(ここではゲート電極構造141)を図3Aに示している。故に、図3A及び3Bにいっそう明瞭に示されるように、各電極コンタクト541-5411は、この例において、底面及び側面が密着・銅拡散バリア層54a(ここでは、例えば、タンタル若しくは窒化タンタル又はこれらの組み合わせ)でライニングされた(表面を覆われた)銅の上部層54bを含んでいる。
Next, referring to FIG. 2K, as described above, after the excess metal, which is Cu here in the damascene process, has been removed by the CMP, the
従って、ドレイン電極構造181-182の各々及びソース電極構造221-223の各々は、III族-N半導体層36と接触した多層の電気コンタクト構造であり、III族-N半導体層36とオーミックコンタクトした金フリーコンタクト層42OCと、金フリーコンタクト層42OCに電気的に接続された金フリーの導電性のエッチング停止層42ESと、金フリーのダマシン電極コンタクト542、544、546、548及び5410のうちの1つとを含んでいる。また、ゲート電極構造141-144の各々は、金フリーのゲート電気コンタクトと、金フリーのダマシン電極コンタクト543、545及び547のうちの1つとを含んでいる。また、ダマシン電極コンタクト542-5410の各々は構成において同じであり、8つ全てのダマシン電極コンタクト542-5410が同時に形成される。
Therefore, each of the
次に図2Lを参照するに、CMPの後、表面を覆って、ここでは窒化シリコン(SiNx)である誘電体層56が堆積され、次いで、層56が、ここでは酸化物層58(ここでは例えば二酸化シリコン)である第2の誘電体層58で覆われる。
Next, referring to FIG. 2L, after the CMP, over the surface, a
次に図2Mを参照するに、層56及び58が、ソース電極構造221-223(図1B)とパッド261及び262(図1B)との上に層56及び58を貫く開口又は窓601-605を有するように、従来からのシリコンファウンドリ適合リソグラフィ及びエッチング処理技術を用いてパターニングされ、それにより、図示のように、電極コンタクト541、542、546、5410及び5411の頂面が露出される。
Next, referring to FIG. 2M, the
次に図2Nを参照するに、従来からのシリコンファウンドリ適合処理技術を用いて、窓601-605内にそれぞれ上部電気インターコネクト621-625が形成され、それにより、それぞれ電極コンタクト541、542、546、5410及び5411への、ひいては、ソース電極構造221-223(図1B)とパッド261及び262(図1B)への電気接続がなされる。上部電気インターコネクト621-625の各々は、電極コンタクト541、542、546、5410及び5411の各々と同じように構成され、ここでは例えばタンタル(Ta)若しくは窒化タンタル(TaN)又はこれらの組み合わせである密着・銅拡散バリア層62aで底面及び側面がライニングされた銅の上部層62bを含む。
Next, referring to FIG. 2N, using conventional silicon foundry conformance processing techniques, upper electrical interconnects 62 1-625 are formed in windows 60 1-605 , respectively, thereby forming electrode contacts 541 , respectively . , 542 , 546, 54 10 and 54 11 , and thus the
次に図2Oを参照するに、図2Nに示した構造を覆って、ここではSiNxである誘電体層64が形成され、それに二酸化シリコンの誘電体層66が続く。
Next, referring to FIG. 2O, overlying the structure shown in FIG. 2N, a
図2Pを参照するに、上部電気インターコネクト621-625の頂面を露出させるように、層64、66の選択された部分を貫いて窓68が形成される。
Referring to FIG. 2P, a
次に図2Qを参照するに、上部電気インターコネクト621-625のように、ここでは例えばタンタル若しくは窒化タンタル又はこれらの組み合わせである密着・銅拡散バリア層24aで底面及び側面がライニングされた銅の上部層24bを含む導電インターコネクト構造24(図1A、1B)が形成される。
Next, referring to FIG. 2Q , here, as in the upper electric interconnect 62 1-625 , copper whose bottom surface and side surfaces are lined with, for example, tantalum or tantalum nitride or a combination thereof, a close contact / copper
図2Rを参照するに、図2Qに示した構造の表面を覆って、ここではSiNxである誘電体層70が形成される。なお、必要な場合には、Cuベースの更なるインターコネクト層が、上述のCuインターコネクトと同じように追加され得る。最後のインターコネクト層の付加後、最終テスト又は他の回路(図示せず)への接続を容易にするために、それぞれ、テストパッド層又は入力/出力パッド(図示せず)が付加され得る。この時点で前面側の処理は完了である。
Referring to FIG. 2R, a
前面側処理の完了後、そして、図2Sを参照するに、裏面側処理が開始される。より具体的には、ウエハが、図示しない一時的なキャリア上にフェイスダウンで取り付けられ、次いで、ここでは例えば50又は100ミクロンまで、ウエハが薄化される。基板32の底面のうち電極コンタクト541及び5411の下方の部分を露出させるように、この構造の露出した底面がマスクされる。次に、ここでは例えば六フッ化硫黄(SF6)であるフッ素系ドライエッチングを用いた、SiC又はSi基板32の底面からのエッチングによって、露出された部分にビアホール72が形成される。
After the front side treatment is complete, and with reference to FIG. 2S, the back side treatment is started. More specifically, the wafer is face-down mounted on a temporary carrier (not shown), where the wafer is then thinned, eg, to 50 or 100 microns. The exposed bottom surface of this structure is masked so as to expose the lower portions of the electrode contacts 541 and 54 11 of the bottom surface of the
次に図2Tを参照するに、基板32の底面が、ここでは例えば三塩化ホウ素(BCl3)と塩素(Cl2)との組み合わせである塩素系ドライエッチングにさらされ、露出されたIII族-N層34の部分を貫き、そして、電極コンタクト541及び5411のオーミックコンタクト構造42OCの、露出されたTi又はTa層42aの内側部分、次いでアルミニウムベースの層42bの内側部分、次いで露出された金属窒化物層42cの内側部分を貫くエッチングによって、(矢印74によって指し示されるように)ビアホール72が深くされ続けられ、そして、図示のように、電極コンタクト541及び5411の下の電気コンタクト構造42上のエッチング停止層42ESでエッチングが停止する。
Next, referring to FIG. 2T, the bottom surface of the
次に、図2Uを参照するに、図2Tの構造の底面が、基板32の底面上及びビアホール72内に配置された導電層28(図1A)を有している。ここでは、例えば、層28bは、ここでは例えばタンタル若しくは窒化タンタル又はこれらの組み合わせである密着・銅拡散バリア層28aを備えた銅であり(図2U1(FIG.2U’)に示すように)、導電ビア301及び302(図1A)とグランドプレーン導体303とを形成する。導電ビア301及び302は、グランドプレーン導体303を前面側メタライゼーション層に、そして最終的には、エッチング停止層42ESから電極コンタクト541及び5411の底部を介してインターコネクトソース電極構造221-223に電気的に相互接続する(図1A及び図1B)。理解されるべきことには、導電ビア301及び302並びにグランドプレーン303は、ここでは例えば金(Au)層28bとチタン(Ti)又はチタン/白金(Ti/Pt)層28aとである他の金属からなる層28を有することができる。この場合、裏面側処理は、金が汚染問題を提示しない領域で行われる。
Next, referring to FIG. 2U, the bottom surface of the structure of FIG. 2T has a conductive layer 28 (FIG. 1A) arranged on the bottom surface of the
従って、ここで、図2A-2Uに関連して上述した実施形態においては、前面側の処理及び裏面側のウエハ薄化の後に、導電性エッチング停止層42ESで終了する二段階エッチングプロセスを伴う化学ドライエッチングを用いて、裏面側ビアホール72が形成される。ビアホールエッチングプロセスの第1ステップにて、SiC又はSi基板層32の底面の露出した部分に、例えば六フッ化硫黄(SF6)であるフッ素系ドライエッチングを用いてビアホールが形成される。このフッ素系エッチングは、例えば窒化ガリウム(GaN)及び窒化アルミニウム(AlN)などのIII族-N層34上で選択的に停止する。第2ステップにて、ビアホール72内で露出したIII族-N層の底面が、例えば三塩化ホウ素(BCl3)と塩素(Cl2)の組み合わせである塩素系ドライエッチングにさらされる。この塩素系の裏面側ビアホール72ドライエッチングは、III族-N層34及び36(図2に示した例では、基板層32を貫いてエッチングした後、“オフ”メサエッチがIII-N層34を貫いてエッチングしさえすればよい)及び金属-半導体電気コンタクト構造を貫いてビアホールエッチングを続け、そして、電気コンタクト構造メタルの、ここでは例えばニッケル又はモリブデン又は白金である導電性エッチング停止層で終了する。
Therefore, here, in the embodiment described above in relation to FIG. 2A-2U, a two-step etching process ending with the conductive
次に図5A-5Cを参照して、ここでは、MMIC構造10’の一部の一実施形態を説明する。MMIC構造10’は、ここでは例えば、図5Aに更に詳細に示すようにマルチゲートHEMT FETを有し、このマルチゲートHEMT FETは、図示のように、III族-N半導体層36とオーミックコンタクトするとともに、構造10’の底面に形成された導電層28へと基板32、III族-N層34、及びIII族-N半導体層36を貫通する金フリーの導電ビア301-303(図5C)と相互接続された、金フリーのソース電極構造221-223を提供する、電気コンタクト構造422、424及び426の上にそれぞれ配置された電極コンタクト542、546及び5410と、図示のように、III族-N半導体層36とオーミックコンタクトするとともに、金フリーのドレインパッド20(図1B)に相互接続された、金フリーのドレイン電極構造181、182を提供する、電気コンタクト構造423及び425の上にそれぞれ配置された電極コンタクト544及び548と、III族-N半導体層36とショットキーコンタクトするとともに、ゲートパッド16(図1B)に接続された、金フリーのドレイン電極構造181、182を提供する、金フリーのゲート電極構造141-144の上にそれぞれ配置された電極コンタクト543、545、547及び549と、を有している。構造10’は、一対の電極(抵抗Rの両端)R1及びR2を有した、ここでは例えば窒化タンタル(TaN)である抵抗Rを含んでおり、一方の電極R1は、電極コンタクト5411、電気コンタクト427に接続され、そして、基板32及びIII族-N層34を通り抜ける導電ビア304(図5C)によって、構造10’の底面に形成された金フリーの導電層28に接続され、他方の電極R2は、III族-N層34上に配置された電気コンタクト428上に配置された電極5412上に配置される。構造10’はまたキャパシタCを含んでおり、キャパシタCは、図示のように、電極コンタクト541及び電気コンタクト構造421(図5A)によって形成された下部プレートC1であり、構造10’の底面に形成された金フリーの導電層28へと基板32及びIII族-N層34を通り抜ける導電ビア305に相互接続された下部プレートC1と、ここでは層54a(ここでは、例えば、タンタル若しくは窒化タンタル又はこれらの組み合わせ)でライニングされた銅層54bを有する電気インターコネクト54aである上部プレートC2と、上部プレートC2と下部プレートC1との間に配置された、ここでは例えば窒化シリコンである誘電体75とを有している。なお、最後に、多くの回路設計において、キャパシタC及び抵抗Rは導電ビア30に接続される必要はない。
Next, with reference to FIGS. 5A-5C, an embodiment of a part of the MMIC structure 10'will be described here. The MMIC structure 10'has a multi-gate HEMT FET here, for example, as shown in more detail in FIG. 5A, which in ohmic contact with the Group III-
なお、キャパシタCの下部プレートC1を形成するとともに抵抗Rに使用される銅の厚さは、ソース電極構造221、222及び223並びにドレイン電極構造181及び182に使用される厚さよりも、以下の2つの理由により厚い。第1に、ダマシン処理において形成されるトレンチは、(プレーナ構造を実現するように、上述のメサの代わりに、図示しないイオン注入分離が使用されるのでない限り)“オン”メサ11電気コンタクト構造42への“オフ”メサ11(図1B及び2A)縦型インターコネクトを実現するために、深くなければならない。第2に、金属層堆積中に形成される全てのコンタクトが、CMPプロセスにより、層の上面で同じレベルで終端する。
The thickness of copper used for the resistance R while forming the lower plate C1 of the capacitor C is larger than the thickness used for the
なお、また、上述の電気コンタクト構造421-428は、図2A-2Tに関連して上述したのと同じように形成される。従って、ソース電極構造221、222及び223並びにドレイン電極構造181及び182はIII族-N半導体層36とオーミックコンタクトし、ゲート電極構造141、142及び143はIII族-N半導体層36とショットキーコンタクトする。
Further, the above-mentioned
次に、裏面側の処理が、図2S及び2Tにおいてと同様に進められる。より具体的には、ウエハが、図示しない一時的なキャリア上にフェイスダウンで取り付けられ、ここでは例えば50又は100ミクロンまで、ウエハが薄化される。図示のように、基板32の底面のうち電気コンタクト構造421、422、424、426及び427の中央又は内面部分の下に配置された部分を露出させるように、この構造の露出した底面がマスク78でマスクされ、従来からのシリコン適合処理技術を用いて処理され、それに続いて、図2Sに関連して上述したような、基板32の露出された部分を貫くビアホール72をエッチングするための、ここでは例えば六フッ化硫黄(SF6)である第1のフッ素系ドライエッチングと、図2Tに関連して上述したような、露出されたIII族-N層34及び36の部分を貫き、次いで、電気コンタクト構造421、422、424、426及び427の底面の中央又は内側の部分79IPを貫き、そして構造のエッチング停止層42ES(ここでは、例えば、ニッケル、モリブデン又は白金)で停止するエッチングによって、ビア72を深くし続けるための(電気コンタクト構造のうちここでは電気コンタクト構造422である例示的な1つについて図5B1(FIG.5B’)に示す)、ここでは例えば三塩化ホウ素(BCl3)と塩素(Cl2)との組み合わせである塩素系ドライエッチングとが行われる。なお、電気コンタクト構造422、424、426の底面の外側部分79OPはエッチングされないままであり、従ってIII族-N層36とオーミックコンタクトしたままである。
Next, the processing on the back surface side proceeds in the same manner as in FIGS. 2S and 2T. More specifically, the wafer is mounted face down on a temporary carrier (not shown), where the wafer is thinned to, for example, 50 or 100 microns. As shown in the figure, the exposed portion of the bottom surface of the
次に、図5Cを参照するに、図2Uに関連して説明したように、マスク78が除去され、裏面側プロセスが実行される。従って、図5Bの構造の底面に、図2U1(FIG.2U’)に関連して上述したように、それを覆って及び延在されたビアホール72の側面と底面を覆って導電層28が形成されることで、露出した導電性エッチング停止層42ES上に導電ビア301-305が形成され、図示のように、ソース電極構造221-223、キャパシタCの下部プレートC1及び抵抗の電極R1が電気的に相互接続される。
Next, with reference to FIG. 5C, the
なお、ここで、電気コンタクト構造42’は、図5A1(FIG.5A’)に示すように、ここではシリサイド層(ここでは、例えば、ニッケルシリサイド(NiSi)又はコバルトシリサイド(CoSi2))である単一のオーミックコンタクト層42’OCとしてもよい。また、シリサイド層オーミックコンタクト構造42’OCはまた、コンタクト抵抗をさらに改善するためにドープされてもよい。例えばNiSiの場合、それはリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)又はこれらの組み合わせでドープされ得る。オーミックコンタクト構造42’OCを形成するために、SiとNi又はCoとが堆積され、エッチバックされ、次いで合金化される。NiSiの場合、ここでの合金温度は、例えば、~450℃である。CoSi2の場合、ここでは例えば~550℃及びそれに続く~700℃である二段階アニールが使用される。III族-N層36へのより良好なオーミックコンタクトを支援するために、シリサイド層オーミックコンタクト構造42’OCは、シリサイド層オーミックコンタクト構造42OCの底面がIII族-N層36の底面から2-20nmであるように、III族-N半導体層36の中にリセス化されてもよい。なお、エッチング停止層42ESは、図示のように、オーミックコンタクト構造42’OC上に配置される。ここでは、電気コンタクト構造は、オーミックコンタクト構造42’OC上にエッチング停止層42ESを有するオーミックコンタクト構造42’OCを含む。
Here, as shown in FIG. 5A1 (FIG. 5A'), the electrical contact structure 42'is here a silicide layer (here, for example, nickel silicide (NiSi) or cobalt silicide (CoSi 2 )). It may be a single ohmic contact layer 42'OC . Also, the silicide layer ohmic contact structure 42'OC may also be doped to further improve contact resistance. For example, in the case of NiSi, it can be doped with phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb) or a combination thereof. Si and Ni or Co are deposited, etched back and then alloyed to form an ohmic contact structure 42'OC . In the case of NiSi, the alloy temperature here is, for example, about 450 ° C. In the case of CoSi 2 , for example, two-step annealing at ~ 550 ° C and subsequently ~ 700 ° C is used. In order to support better ohmic contact to the group III-
次に図6A-6Dを参照して、他の一実施形態を説明する。ここでも、図6Aに示すように、ここでは例えばSi又はSiCである基板32と、基板32の上部上のメサ状の(上述のように、エッチング又は注入分離によって画成される)III族-N半導体層34であり、ここでは例えば、基板32の上面の上で約1-5ミクロンの厚さを持つ窒化ガリウムの層であるIII族-N半導体層34と、III族-N層34上の、例えば約5-30nmの厚さを持つここではAlxGa1-xNであるIII族-N半導体層36とを有する構造10”が示されている。後述するように、構造10”は、マルチゲートHEMTを形成するように処理される。しかしながら、ここでは、ソース電極構造221-223(図1B)を電気的に相互接続するために、図6B及び6Cに関連して説明する導電ビア90が形成されることになるIII族-N層34及び36の部分に、従来からのシリコンファウンドリ適合サブトラクティブパターニング(リソグラフィ及びエッチング)技術と、ここでは例えば三塩化ホウ素(BCl3)及び塩素(Cl2)の組み合わせドライエッチングとを用いて、開口(アパーチャ)80がエッチングされる。
Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. 6A-6D. Again, as shown in FIG. 6A, here the
図6Bを参照するに、アパーチャ80が、フッ素含有ガスにてドライエッチングされることが可能な、ここでは例えばSiNx、SiO2、モリブデン若しくはポリシリコン又はこれらの組み合わせである半導体又は誘電体又は金属材料82で充填される。この構造が、図2B-2Kに関連して上述したように処理されることで、電気コンタクト構造42”1-42”5が形成される。なお、ここで、電気コンタクト構造42”1-42”5は、例えば図2A-2Uに関連して上述したエッチング停止層42ESのような別個のエッチング停止層を含んでおらず、むしろ、この実施形態においては、図6Bに関連して説明するように、電気コンタクト構造42”1-42”5のオーミックコンタクト構造42”OCのアルミニウム又はSiドープトアルミニウムAl1-xSix層42b(ただし、Siドーピングのxは典型的に≦0.05)がエッチング停止層として機能する。図示のように、オーミックコンタクト構造42OC1-42OC5の上に、それぞれ、電極コンタクト541、543、545、547及び549が配置される。電気コンタクト構造42”1、42”3及び42”5はソース電極構造221-223(図1B)用であり、電気コンタクト構造42”2及び42”4はドレイン電極構造181,182(図1B)用である。なお、電気コンタクト構造42”1、42”3及び42”5の底面は、表面積において、半導体又は誘電体又は金属材料82の表面積よりも大きく、図示のように、電気コンタクト構造42”1、42”3及び42”5の外面部分がIII族-N半導体層36とオーミックコンタクトしている。ゲート電極構造141-144は、図示のように、III族-N半導体層36とショットキーコンタクトし、図示のように、その上に電極コンタクト542、544、546、及び548を有する。
Referring to FIG. 6B, the
電気コンタクト構造42”1-42”5のオーミックコンタクト構造層42a、42b、及び42c並びに電極コンタクトは、図3Bに関連して上述されており、オーミックコンタクト構造42OC1-42OC5は、Ti又はTaの底部層42a(これは、III族-N半導体層36の上面部分の中にリセス化されてもよい)と、ここではアルミニウム又はSiドープトアルミニウムAl1-xSix層であるアルミニウムベースの層の中間層42bと、該アルミニウム又はSiドープトアルミニウムAl1-xSix層上の、ここでは例えばタンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)又は窒化チタン(TiN)であるタンタル又は金属窒化物層とを有し、電極コンタクト541-549は、導電性金属インターコネクトコンタクトを有し、ここでは、例えば、側面及び底面を拡散バリア層(ここでは、例えば、タンタル若しくは窒化タンタル又はこれらの組み合わせ)でライニングされた銅を有する。従って、裏面側の処理に関して更に詳細に後述するように、留意されたいことには、この実施形態においては、(図2A-2Uに関連して上述した)別個のエッチング停止層42ESは存在せず、むしろ、この実施形態においてビア90(図6C)を形成するために使用されるフッ素ケミカルエッチャントに起因して、ここでは例えば電気コンタクト構造42”のアルミニウム(又はSiドープトアルミニウムAl1-xSix)である層42bによってエッチング停止層が提供される。
The ohmic contact structure layers 42a, 42b, and 42c of the
次に、裏面側の処理が、図2Uにおいてのように進められる。より具体的には、ウエハが、図示しない一時的なキャリア上にフェイスダウンで取り付けられ、ここでは例えば50又は100ミクロンまで、ウエハが薄化される。ソース電極構造221-223の下方の基板32の底面部分を露出させるように、この構造の露出した底面がマスク96(図6C)でマスクされる。なお、半導体又は誘電体又は金属材料82の外周部分はマスク96によって覆われ、従って、電気コンタクト構造42の内側部分81IP(図6C1(FIG.6C’))の下で、電気コンタクト構造42の他の部分81OPは層36とオーミックコンタクトしたままである。次に、ここでは例えばSF6であるフッ素系ドライエッチングを用いて、以下のようにビア90がエッチングされ、すなわち、基板層32を貫き、材料82の内部部分(ここでは、例えば、図6C1においてSiNx、SiO2、モリブデン又はポリシリコン)及びTi又はTaの底部層42a(これは、III族-N半導体層36の上面部分の中にリセス化されてもよい)の内部部分81IPを貫いてビア90をエッチングし、そして、そのフッ素系エッチングによる副生成物が不揮発性であるアルミニウムベースの層42bの内側部分で停止するフッ素系ドライエッチングを用いてビア90がエッチングされる。従って、ここでは追加の(別個の)エッチング停止層42ESは存在せず、むしろ、層42bがエッチング停止層として機能する。
Next, the processing on the back surface side proceeds as shown in FIG. 2U. More specifically, the wafer is mounted face down on a temporary carrier (not shown), where the wafer is thinned to, for example, 50 or 100 microns. The exposed bottom surface of this structure is masked with mask 96 (FIG. 6C) so as to expose the bottom surface portion of the substrate 32 below the
次に、図6Dを参照するに、図6Cの構造の底面が、それを覆って且つ延在したビアホール90の側面及び底面を覆って形成された、ここでは例えば銅系である導電層28を有しており、それにより、図2Uに関連して上述したように、この構造が図示のように電気コンタクト構造42”の内側部分又は中央部分を電気的に相互接続するため、そしてひいてはソース電極構造221-223を相互接続するための、導電ビア96及びグランドプレーン導体95が形成されている。この実施形態において、III族-N材料は、図6Aに関連して上述したように、裏面側の処理及びビア90の形成に先立って、ウエハの前面からエッチングされる。次いで、アパーチャ80(図6A)が、フッ素系ドライエッチングケミストリでエッチングされることができる材料層82(ここでは、例えば、SiNx、SiO2、モリブデン又はポリシリコン)で充填される。ビア90を形成するためにエッチングされる必要がある全ての層がもはや基板32(シリコン、炭化シリコン(SiC)、二酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiNx)、又はこれらの組み合わせ)及びアパーチャの半導体又は誘電体又は金属材料82(ここでは、例えば、SiNx、SiO2、モリブデン又はポリシリコン)であると仮定すると、これらの層は全て、フッ素系エッチャントを用いてエッチングされることができる。結果として、この場合、ビアエッチングプロセス全体にフッ素系エッチングが使用される。
Next, with reference to FIG. 6D, the bottom surface of the structure of FIG. 6C is formed to cover the side surface and the bottom surface of the via
次に図6D1(FIG.6D’)を参照して、他の一実施形態を説明する。この実施形態においては、図6Dにおいてよりも幅広にビア96がエッチングされるが、ここでも、エッチングが、アルミニウムベースの層42bの内側部分で停止する。従って、やはり、追加の(別個の)エッチング停止層42ESは存在せず、むしろ、層42bがエッチング停止層として機能する。このケース(図6D1)では、(図6C1に示した)ビア90内の誘電体層82が残っていない。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. 6D1 (FIG. 6D'). In this embodiment, the via 96 is etched wider than in FIG. 6D, but again the etching is stopped at the inner portion of the aluminum-based
次に図7A-7Gを参照するに、他の一実施形態が示されている。ここでは、図2Bに示した構造10’’’が、図示のように窓402-406のみが形成されることを除いて図2Cに関して説明したようにして処理されている。窓402-406を形成した後、窓402、404、406によって露出された層36の内側表面部分上に、従来からのシリコン(Si)ファウンドリ適合(サブトラクティブ)リソグラフィ及びエッチング処理技術を用いて、ここでは例えば二酸化シリコン又はSiNxであるエッチング停止層42ES’が形成される。なお、図7Bでは、層36の露出表面のうち外側表面部分にはエッチング停止層42ES’がない。それに代えて、図示はしないが、全ての窓40によって露出された層36の内側表面部分上にエッチング停止層42ES’が形成されてもよい。
Next, with reference to FIGS. 7A-7G, another embodiment is shown. Here, the structure 10'''shown in FIG. 2B is processed as described with respect to FIG. 2C, except that only windows 402-406 are formed as shown. After forming
次に図7Cを参照するに、エッチング停止層42ES’の上に層42a、42b及び42cが形成されている。なお、層42a、42b及び42cの外周部分は層36と直に接触している。故に、図4A、4A1、及び4B、4B1に関連して上述したアニールプロセスの後、層42a、42b及び42cの外周部分とIII族-N層36との間にオーミックコンタクトが形成される。なお、ここでは、電気コンタクト構造42’’’1、42’’’3及び42’’’5は、層42a、42b及び42cの上ではなく、層42a、42b及び42cの内側部分の下にあるここではエッチング停止層42ES’であるエッチング停止層を含んでいる。従って、電気コンタクト構造42’’’が層42cの上(電気コンタクト構造42の上)にエッチング停止層42ESを含んでいた図3Bに関連して上述したが、ここでは、図3B1に示したように、図7A-7Fで使用される電気コンタクト構造42’のエッチング停止層42ES’は、電気コンタクト構造42’’’の層42aの内側又は中央部分の下にある。
Next, referring to FIG. 7C, the
なお、図7Cでは、電極コンタクト541-549が、図示のように、ソース電極構造221-223、ドレイン電極構造181、182、及びゲート電極構造141-144の上部層を同時に形成している。
In FIG. 7C, the electrode contacts 541-549 are the upper layers of the
次に図7Dを参照するに、前面側の処理の完了後、図2Sを参照して、裏面側処理が開始される。より具体的には、ウエハが、図示しない一時的なキャリア上にフェイスダウンで取り付けられ、次いで、ここでは例えば50又は100ミクロンまで、ウエハが薄化される。この構造の底面が、マスク内の窓をエッチング停止層42ES’の下方に配置してマスクされる。図示のように、ここでは例えばフッ素であるエッチャントを用いて、基板32を貫くビア102がエッチングされる。
Next, referring to FIG. 7D, after the processing on the front side is completed, the processing on the back side is started with reference to FIG. 2S. More specifically, the wafer is face-down mounted on a temporary carrier (not shown), where the wafer is then thinned, eg, to 50 or 100 microns. The bottom surface of this structure is masked by placing the window in the mask below the etching stop layer 42 ES '. As shown here, the via 102 penetrating the
次に図7Eを参照するに、例えばBCl3及びCl2などの塩素系エッチャントを用いて、ビア102がビア102’へと延ばされ、図示のように、このエッチングはエッチング停止層42ES’で停止する。次に、SiO2又はSiNxのいずれかがエッチング停止層42ES’として使用されるとき、フッ素系であるドライエッチングケミストリを用いて、ビアホール102’の底からエッチング停止層42ES’が除去される。SiO2及びAl2O3層42ESのエッチング停止層42ES’、及び図7Fに示すように、一部のSiNx層のエッチング停止層42ES’を除去することには、フッ素系ウェットエッチングが好ましい。
Next, referring to FIG. 7E, the via 102 is extended to the via 102'using, for example, chlorine-based etchants such as BCl 3 and Cl 2 , and as shown, this etching is performed on the etching stop layer 42 ES '. Stop at. Next, when either SiO 2 or SiN x is used as the etching stop layer 42 ES ', the
次に図7Gを参照するに、ソース電極構造221-223を電気的に相互接続するために、図2Uに関連して上述したように、この構造の底面を覆って導電層28が形成される。
Next, referring to FIG. 7G, in order to electrically interconnect the
次に図8A-8Fを参照するに、ソース電極構造のうちの1つへのオーミックコンタクト、及び裏面側メタライゼーション導電層28へのソース電極構造の接続を形成するための他の一実施形態が示されている。故に、図8Aに示すように、AlGaN層36の上面上に誘電体層38を形成した後、ここでは例えば塩素系エッチャントBCl3及びCl2である従来からのリソグラフィ及びドライエッチングプロセスを用いて、図8Bに示すように、誘電体層38とその下に位置するAlGaN層36及びGaN層34の部分とを貫いて、基板32の表面まで、窓200が形成される。
Next, with reference to FIGS. 8A-8F, another embodiment for forming an ohmic contact to one of the source electrode structures and a connection of the source electrode structure to the backside metallization
次に図8Cを参照するに、図2Dに関連して上述したように、オーミックコンタクト構造42OCの層42a、42b及び42cを有する電気コンタクト構造42’が順次に堆積され、従来からのリソグラフィ-エッチングプロセスを用いて、図示のようにパターニングされる。オーミックコンタクト構造42OCは、チタン(Ti)又はタンタル(Ta)の底部層42aと、層42a上の、例えばアルミニウム又はSiドープトアルミニウムAl1-xSix(ただし、Siドーピングxは典型的に≦0.05)である層42bと、例えばタンタル(Ta)又は金属窒化物(ここでは例えば窒化チタン(TiN))である層42cとを有する。次に、上述のアニールプロセスを用いて、オーミックコンタクト構造42OCとAlGaN層36の側壁との間にオーミックコンタクト領域110(図8C)が形成される。次に、図2F-2Hに関連して上述したように、誘電体層44及び48が図示のように形成される。
Next, with reference to FIG. 8C, as described above in connection with FIG. 2D, the electrical contact
次に、図2Iに関連して上述したように、ダマシンプロセスが、図8Eに示すように誘電体層50を堆積することによって開始され、続いて、この例では、図2I-2Lに関連して上述したように底面及び側面が密着・銅拡散バリア層54a(ここでは、例えば、タンタル若しくは窒化タンタル又はこれらの組み合わせ)でライニングされた銅の上部層54bを含む電気インターコネクトの形成が行われ、図8Fに示すように、上述のダマシン電極コンタクト541-5411のうちの例示的な1つ(ここでは添え字なしで54として示す)が得られる。
Next, as described above in connection with FIG. 2I, the damascene process is initiated by depositing the
図2M-2Rに関連して上述したように処理が続けられ、その後、図6A-6Dに関連して上述したように裏面側処理が開始される。より具体的には、ウエハが、図示しない一時的なキャリア上にフェイスダウンで取り付けられ、ここでは例えば50又は100ミクロンまで、ウエハが薄化される。ソース電極構造221-223の下方の基板32の底面部分を露出させるように、この構造の露出した底面がマスクされる。次に、ここでは例えばSF6であるフッ素系ドライエッチングを用いて、基板層32を貫き、Ti又はTaの底部層42aを貫き、そして、そのフッ素系エッチングによる副生成物が不揮発性であるアルミニウムベースの層42bで停止して、ビア90がエッチングされる。従って、ここでは追加の(別個の)エッチング停止層42ESは存在せず、むしろ、図8Gに示すように、層42bがエッチング停止層として機能する。
The process is continued as described above in relation to FIG. 2M-2R, and then the back surface process is initiated as described above in connection with FIGS. 6A-6D. More specifically, the wafer is mounted face down on a temporary carrier (not shown), where the wafer is thinned to, for example, 50 or 100 microns. The exposed bottom surface of this structure is masked so as to expose the bottom surface portion of the substrate 32 below the
次に、図8Hを参照するに、図8Gの構造の底面が、図2S-2Uに関連して上述したように、電気コンタクト構造42’の層42bと電気的に接続された導電層28を有している。
Next, with reference to FIG. 8H, a
次に図9A-9Eを参照するに、他の一実施形態が示されている。ここでは、図9Aに示すように、AlGaN層36の上面上に誘電体層38を形成した後に、ここでは従来からのリソグラフィ及びドライエッチングプロセス(ここでは、例えば、塩素系エッチャントBCl3及びCl2)を用いて、図9Bに示すように、誘電体層38とその下に位置するAlGaN層36及びGaN層34の部分とを貫いて基板32の表面まで、窓200が形成される。
Next, with reference to FIGS. 9A-9E, another embodiment is shown. Here, as shown in FIG. 9A, after forming the
次に、(図9Bに示した)窓200のエッジ周りのIII族-N半導体層36の表面部分を露出させるよう、(図9Cに示すように)誘電体層38を横方向にエッチングするフッ素系ドライエッチャントを用いて、窓202がエッチングされる。
Fluorine that laterally etches the dielectric layer 38 (as shown in FIG. 9C) so as to expose the surface portion of the group III-
次に、図9D及び9Eに示すように、図8C及び8Dに関連して説明したようにして層42a、42b、44及び48が形成され、その後、図8E及び8Fに関連して上述したようにしてプロセスが続けられる。
Next, as shown in FIGS. 9D and 9E, the
理解されるべきことには、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得る。例えば、金属-半導体オーミックコンタクト構造42OC’は、例えばTa/Al、Ti/Al、Ta/Al/Ta、Ta/Al1-xSix/Ta、Ta/Al/TiN、Ta/Al/Ni、Ti/Al/Ni、Ta/Al、Ti/Al、Ti/Al/W、Ti/Al/Mo、Ti/Al/Ptなどの、Ta、Ti、TiN、Pt、Ni、Si、AlSi、W、又はMoとのAlの2層以上のスタックを有し得る。また、図2Jに示した構造は、電極コンタクト54を形成するのに先立って金フリー製造領域から除去されてもよく、その場合、電極コンタクト54は金としてもよい。
It should be understood that various changes may be made without departing from the spirit and scope of this disclosure. For example, the metal-semiconductor
次に図11A-11Eを参照して、Niベースのゲート構造の選択的堆積に関するプロセスを説明する。従って、図2Fに示したように開口又は窓46を形成した後、ここではALDを用いて、開口46を通して酸化ニッケル(NiO)ゲートメタル層128が選択的に堆積される。なお、NiO層128は、SiNx層44には接着しないが、NiO ALD堆積プロセス中に-OH基を形成しやすい自然酸化膜で終端されたAlGaN層36に接着することになり、それによってALD堆積を支援する。すなわち、半導体であるAlGaNは、ALD中にNiOが付着することになるいくらかの自然酸化膜を持つのに対し、SiNx層上には、NiOが結合する有意な濃度の-OH基(例えばSiO2又はAl2O3などの酸化物層上に存在するような)が存在しないので、SiNx上へのNiOメタル堆積が抑制される。堆積のこの-OH基依存性が、堆積された酸化物(例えば、SiO2又はAl2O3)、自然酸化膜、又は酸素プラズマ処理表面(例えば、酸化されたAlGaN表面又はSiNx表面)の上への選択的ゲートメタル堆積の基礎である。
The process for selective deposition of Ni-based gate structures will then be described with reference to FIGS. 11A-11E. Therefore, after forming the openings or
次に図11Bを参照するに、NiO層128が還元剤中でアニールされ、ここでは例えば、水素を有するガスが、NiO+H2=Ni+H2Oである反応によって、NiOをNi層128’へと変換すなわち還元して、図11Bに示すようなゲート電極構造14’1-14’4を形成する。
Next, referring to FIG. 11B, the
次に図11Cを参照するに、この構造を覆って、ここでは例えばSiNxである誘電体層130が堆積され、ここでは例えば二酸化シリコンである層132に続かれ、そして、それが、図11Cに示すように化学機械研磨(CMP)を用いて平坦化される。
Next, referring to FIG. 11C, overlying this structure, a
ここでは例えばフッ素系ドライエッチングを用いる従来からのリソグラフィ-エッチングプロセスを用いて、ソースオーミックコンタクト(S)、ドレインオーミックコンタクト(D)、及びNiゲートメタル128’の上に、酸化シリコン層50を貫いて、開口52が形成される。なお、このエッチングはSiNx層130で停止する。次に、図11Dに示すように、フッ素系ドライエッチングを用いて開口52がSiNx層130を貫いて続けられ、それにより、ソースオーミックコンタクト(S)、ドレインオーミックコンタクト(D)、及びゲート電極構造14’1-14’4を形成するNiゲートメタル128’を露出させる。
Here, the
次に図11Eを参照するに、露出されたソースオーミックコンタクト(S)、ドレインオーミックコンタクト(D)、及びNiゲートメタル128’上に、図示のように、銅ダマシンコンタクト541-5411が形成される。より具体的には、先ず、露出されたソースオーミックコンタクト(S)、ドレインオーミックコンタクト(D)、及びゲート電極構造14’1-14’4のNiゲートメタル128’上への銅めっきを容易にするために、薄いメタルシード層(典型的に、Ta/Cu、Ta/TaN/Cu、又はTaN/Cu、且つ≦100nm)をスパッタリングすることによって、ここでは銅ダマシン電極コンタクト541-5411が形成される。なお、このシード層はまた、銅拡散バリアとして、及び誘電体に対する密着層としても機能する。次いで、FETを完成させるために、開口52の過剰な銅オーバーフィルが化学機械研磨(CMP)で除去され、それが、トレンチ内に配置された金属だけを置き去りにすることによって金属インターコネクトを画成する。そして、図2L-2Uにて説明したようにして、残りのFET処理が進められる。
Next, with reference to FIG. 11E, copper damascene contacts 541-5411 are formed on the exposed source ohmic contacts (S), drain ohmic contacts (D), and Ni gate metal 128', as shown. .. More specifically, first, the exposed source ohmic contact (S), drain ohmic contact (D), and copper plating on the Ni gate metal 128'of the gate electrode structure 14'1-14'4 can be easily performed. By sputtering a thin metal seed layer (typically Ta / Cu, Ta / TaN / Cu, or TaN / Cu, and ≦ 100 nm), the copper
次に図12A-12Cを参照するに、他の一実施形態が示されている。ここでは、図11Bに示したようにゲートメタル128’を形成した後に、図12Aに示すように、例えばガンマ形のゲート構造14”1~14”4を設けるために、ゲートメタル128’上に、例えばTiN/W、W、Ta、TaN、Ta/TaN、又はMoといった頂部層又はキャップ層128aが形成される。
Next, with reference to FIGS. 12A-12C, another embodiment is shown. Here, after forming the gate metal 128'as shown in FIG. 11B, for example, in order to provide a gamma-shaped
次に図12Bを参照するに、この構造を覆って、ここでは例えばSiNxである誘電体層130が堆積され、ここでは例えば二酸化シリコンである層132に続かれ、そして、それが化学機械研磨(CMP)を用いて平坦化される。
Then, referring to FIG. 12B, overlying this structure, a
次に図12Cを参照するに、ここでは例えばフッ素系ドライエッチングを用いる従来からのリソグラフィ-エッチングプロセスを用いて、ソースオーミックコンタクト(S)、ドレインオーミックコンタクト(D)、及びNiゲートメタル128’の上に、酸化シリコン層50を貫いて、開口52が形成される。なお、このエッチングはSiNx層130で停止する。次に、図12Cに示すように、フッ素系ドライエッチングを用いて開口52がSiNx層130を貫いて続けられ、それにより、ソースオーミックコンタクト(S)、ドレインオーミックコンタクト(D)、及びゲート電極構造14”1-14”4を形成するNiゲートメタル128’を露出させる。次いで、図11E(又は図2K)に関して上述したように、そして、図2L-2Uに関して上述したよう、残りの処理が進められ、FETが完成される。
Next, referring to FIG. 12C, here, using a conventional lithography-etching process using, for example, fluorine-based dry etching, the source ohmic contact (S), the drain ohmic contact (D), and the Ni gate metal 128' An
次に図13Aを参照するに、ここでは、図2Eに示した構造を形成した後に、ここでは例えば、1回以上の堆積サイクルを有するALDを用いて、図示のように、層44の上にAl2O3の層140が堆積される。
Next, referring to FIG. 13A, here, after forming the structure shown in FIG. 2E, here, for example, using an ALD having one or more deposition cycles, on the
次に図13Bを参照するに、従来からのリソグラフィと、それに続く例えばフッ酸系ウェットエッチング若しくは塩素系ドライエッチング又はこれら双方の組み合わせといったウェット及び/又はドライエッチングプロセスとを用いて、図示のように層140がパターニングされる。
Next, with reference to FIG. 13B, as illustrated, using conventional lithography followed by wet and / or dry etching processes such as hydrofluoric acid wet etching or chlorine dry etching or a combination of both. The
次に図13Cを参照するに、このプロセスは、図12Aに関して上述したようなALD NiO材料の層128を、パターニングされたAl2O3層140上に選択的に形成することによって続けられる。なお、上述したように、NiO層128は、SiNx層44には接着せず、パターニングされたAl2O3層140に接着することになる。次に、このプロセスは、図11Bに関して上述したように続けられ、ここでは例えば水素を有するガスである還元剤中でNiOがアニールされ、NiOがNiへと変換すなわち還元される。先述のように、(例えばSiO2又はAl2O3などの酸化物層上に存在するような)有意な濃度の-OH基が存在しないのでSiNx上へのNiOメタル堆積は抑制されるのに対し、酸化物であるAl2O3にはALD堆積中にNiOが容易に付着することになる。
Then referring to FIG. 13C, this process is continued by selectively forming a
次に、このプロセスは、図11C-11E(又は図2H~-K)に関して上述したように、そして、図2L-2Uによって続けられる。 This process is then continued as described above for FIGS. 11C-11E (or FIGS. 2H-K) and by FIG. 2L-2U.
次に図14A-14Kを参照して、金属-絶縁体-半導体FET(MISFET)のゲートについて説明する。従って、ここでは、AlGaN層36(図14A)の上に、図14Bに示すように、例えばAl2O3である絶縁体層150が形成される。製造は、次いで、図14Dに示すような窓40’1-40’7を形成するために、SiNx層38の部分に加えてAl2O3層150が除去される必要があることを追加の要件として、図2B-2Fと同様にして進められる。実際には、SiNxのフッ素系コンタクト形成ドライエッチングは、Al2O3層150に対して選択的である。Al2O3を除去することは、希HFウェットエッチング又は塩素系ドライエッチングを必要とする。
Next, the gate of the metal-insulator-semiconductor FET (MISFET) will be described with reference to FIGS. 14A-14K. Therefore, here, as shown in FIG. 14B, an
図14Eに示すように、図2Dに関して上述したようにしてソース(S)及びドレイン(D)電気コンタクト構造421-427が形成される。図2Dに関連して上述したようにして電気コンタクト構造421-427を形成した後、このプロセスは、図2E-2Fに関して上述したように誘電体層44を続け、ここでも、図14Fに示すようにSiNx層が形成される。
As shown in FIG. 14E, the source (S) and drain (D) electrical contact structures 42 1-427 are formed as described above with respect to FIG. 2D. After forming the
次に、図14Gに示すように、図2Fに関して上述したようにして、層44及びここでは例えば窒化シリコンSiNx38であるパッシベーション層38を貫いて開口46が形成される。なお、開口46を形成するために使用されるエッチングは、時限エッチングプロセスを使用してAl2O3層150で停止する。
Next, as shown in FIG. 14G, as described above with respect to FIG. 2F, an
次に、図14Hに示すように、図11Aに関して上述したように、ALDを用いて、開口中に酸化ニッケル(NiO)ゲートメタル層128が選択的に堆積される。次に、図14Iを参照するに、図11Bに関して上述したように、ここでは例えば水素を有するガスである還元剤中でNiO層128がアニールされ、NiO層128がNi層128’へと変換すなわち還元される。次に、図14J-14Kに示すように、このプロセスは、図11C-11Eに関して上述したように続けられ、又はそれに代えてこのプロセスは図12A-12Cのように続けられ、そして、図2L-2Uが続いてFETが完成される。
Next, as shown in FIG. 14H, as described above with respect to FIG. 11A, the nickel oxide (NiO)
もはや理解されるはずのことには、開示に従った電界効果トランジスタのゲート構造を形成する方法は、半導体を用意し、前記半導体の選択された部分の上に開口を有する誘電体層を、前記半導体の上に形成し、ゲートメタル堆積プロセスを用いて、前記誘電体層の上及び前記開口の中にゲートメタルを選択的に堆積させ、堆積される当該ゲートメタルは当該ゲートメタル堆積プロセスによって前記誘電体層に接着しない、ことを含む。当該方法は、以下の特徴のうちの1つ以上を、独立に、又は他の特徴と組み合わせて含み得る:当初の前記ゲートメタルを化学的に還元することを含む;堆積される前記ゲートメタルは、前記ゲートメタル堆積プロセスによって前記誘電体層に接着せず、前記半導体に接着する;又は、前記半導体の上に絶縁層を形成することを含み、前記開口は、前記絶縁層を露出させ、堆積される前記ゲートメタルは、前記ゲートメタル堆積プロセスによって前記誘電体層に接着せず、前記絶縁層に接着する。 It should no longer be understood that the method of forming the gate structure of a field effect transistor according to the disclosure is to prepare a semiconductor and provide a dielectric layer with an opening over a selected portion of the semiconductor. The gate metal formed on the semiconductor and selectively deposited on the dielectric layer and in the opening using the gate metal deposition process, and the deposited gate metal is said by the gate metal deposition process. Includes not adhering to the dielectric layer. The method may include one or more of the following features, either independently or in combination with other features: chemically reducing the original gate metal; the deposited gate metal , Which does not adhere to the dielectric layer but adheres to the semiconductor by the gate metal deposition process; or comprises forming an insulating layer on the semiconductor, the opening exposing and depositing the insulating layer. The gate metal to be formed does not adhere to the dielectric layer but adheres to the insulating layer by the gate metal deposition process.
これまたもはや理解されるはずのことには、開示に従った電界効果トランジスタのゲート構造を形成する方法は、半導体を用意し、前記半導体の表面の上に非酸化物の誘電体層を形成し、当該非酸化物の誘電体層は、前記半導体の前記表面の選択された部分の上に配置された開口を有し、前記非酸化物の誘電体層、及び前記半導体の前記表面の露出された前記選択された部分を、ゲートメタル堆積プロセスにかけ、堆積されるゲートメタルは、前記非酸化物の誘電体層に接着せず、前記半導体の前記表面の露出された前記選択された部分上に形成された酸化物に接着する、ことを含む。当該方法はまた、前記半導体の前記表面の上に酸化物の絶縁層を形成し、前記開口は、前記酸化物の絶縁層を露出させ、堆積される前記ゲートメタルは、前記ゲートメタル堆積プロセスによって前記非酸化物の誘電体層に接着せず、前記酸化物の絶縁層に接着する、という特徴を含み得る。 It should also be understood that the method of forming the gate structure of an electric field effect transistor according to the disclosure is to prepare a semiconductor and form a non-oxide dielectric layer on the surface of the semiconductor. The non-oxide dielectric layer has openings disposed on selected portions of the surface of the semiconductor, and the non-oxide dielectric layer and the surface of the semiconductor are exposed. The selected portion is subjected to a gate metal deposition process, and the deposited gate metal does not adhere to the non-oxide dielectric layer and is placed on the exposed selected portion of the surface of the semiconductor. Includes adhering to the formed oxides. The method also forms an oxide insulating layer on the surface of the semiconductor, the openings expose the insulating layer of the oxide, and the deposited gate metal is produced by the gate metal deposition process. It may include the feature that it does not adhere to the non-oxide dielectric layer but adheres to the oxide insulating layer.
これまたもはや理解されるはずのことには、開示に従った電界効果トランジスタのゲート構造を形成する方法は、半導体を用意し、前記半導体の選択された部分の上に開口を有する誘電体層を、前記半導体の上に形成し、前記開口の中にゲートメタルを選択的に堆積させる、ことを含む。当該方法は、以下の特徴のうちの1つ以上を、独立に、又は他の特徴と組み合わせて含み得る:当初の前記ゲートメタルを化学的に還元することを含む;当初の前記ゲートメタルの形成は原子層成長を有する;当初の前記ゲートメタルは金属酸化物である;又は、前記化学的に還元することは、堆積された当初の前記ゲートメタルを還元剤中でアニールすることを有する。 It should also be understood that the method of forming the gate structure of a field effect transistor according to the disclosure is to prepare a semiconductor and provide a dielectric layer with an opening over a selected portion of the semiconductor. Includes forming on the semiconductor and selectively depositing a gate metal in the opening. The method may include one or more of the following features, either independently or in combination with other features: chemically reducing the original gate metal; forming the original gate metal. Has atomic layer growth; the initial gate metal is a metal oxide; or the chemical reduction has the annealing of the deposited initial gate metal in a reducing agent.
これまたもはや理解されるはずのことには、開示に従ったIII族-V半導体の選択された部分の上にゲート構造を形成する方法は、前記半導体の選択された部分の上に開口を有する誘電体層を、前記半導体の上に形成し、前記開口によって露出された表面上に酸化ニッケルを形成し、前記酸化ニッケルを還元剤中でアニールして、前記酸化ニッケルをニッケルへと変換させる、ことを含む。当該方法はまた、当初の前記酸化ニッケルの形成は原子層成長を有するという特徴を含み得る。 It should also be understood that the method of forming a gate structure on a selected portion of a group III-V semiconductor according to the disclosure has an opening on the selected portion of the semiconductor. A dielectric layer is formed on the semiconductor, nickel oxide is formed on the surface exposed by the openings, and the nickel oxide is annealed in a reducing agent to convert the nickel oxide into nickel. Including that. The method may also include the feature that the initial formation of the nickel oxide has atomic layer growth.
これまたもはや理解されるはずのことには、開示に従った電界効果トランジスタのゲート構造を形成する方法は、半導体を用意し、前記半導体の選択された部分の上に開口を有する誘電体層を、前記半導体の上に形成し、原子層成長によって、前記開口の中にゲートメタルを選択的に堆積させ、堆積された前記ゲートメタルを化学的に還元する、ことを含む。 It should also be understood that the method of forming the gate structure of a field effect transistor according to the disclosure is to prepare a semiconductor and provide a dielectric layer with an opening over a selected portion of the semiconductor. , The gate metal is selectively deposited in the opening by forming on the semiconductor and by atomic layer growth, and the deposited gate metal is chemically reduced.
本開示の多数の実施形態を説明してきた。そうとはいえ、理解されることには、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得る。例えば、NiOメタル128は、前述の実施形態のいずれにおいても、Niメタル128’へと還元される必要はなく、部分的に還元されるのみであってもよい。従って、その他の実施形態も以下の請求項の範囲内にある。
Many embodiments of the present disclosure have been described. Nevertheless, it is understood that various changes can be made without departing from the spirit and scope of this disclosure. For example, the
Claims (10)
半導体を用意し、
前記半導体の選択された部分の上に開口を有する非酸化物の誘電体層を、前記半導体の上に形成し、
ゲートメタル堆積プロセスを用いて、前記非酸化物の誘電体層の上及び前記開口の中にゲートメタルを選択的に堆積させ、堆積される当該ゲートメタルは、酸化ニッケルであり、当該ゲートメタル堆積プロセスによって前記非酸化物の誘電体層に接着せず、
当初の前記ゲートメタルを化学的に還元する、
ことを有する方法。 A method of forming the gate structure of a field effect transistor,
Prepare a semiconductor,
A non-oxide dielectric layer having an opening over a selected portion of the semiconductor is formed on the semiconductor.
The gate metal is selectively deposited on the non-oxide dielectric layer and in the opening using a gate metal deposition process, and the deposited gate metal is nickel oxide, and the gate metal deposition is performed. It does not adhere to the non-oxide dielectric layer by the process,
Chemically reducing the original gate metal,
How to have that.
半導体を用意し、
前記半導体上に酸化物の絶縁層を形成し、
前記酸化物の絶縁層の表面の上に非酸化物の誘電体層を形成し、当該非酸化物の誘電体層は、前記酸化物の絶縁層の前記表面の選択された部分の上に配置された開口を有し、
前記非酸化物の誘電体層、及び前記酸化物の絶縁層の前記表面の露出された前記選択された部分を、ゲートメタル堆積プロセスにかけ、堆積されるゲートメタルは、酸化ニッケルであり、前記非酸化物の誘電体層に接着せず、前記酸化物の絶縁層の前記表面の露出された前記選択された部分に接着する、
ことを有する方法。 A method of forming the gate structure of a field effect transistor,
Prepare a semiconductor,
An oxide insulating layer is formed on the semiconductor to form an oxide insulating layer.
A non-oxide dielectric layer is formed on the surface of the oxide insulating layer , and the non-oxide dielectric layer is placed on a selected portion of the surface of the oxide insulating layer . Has an opening,
The exposed selected portion of the surface of the non-oxide dielectric layer and the oxide insulating layer is subjected to a gate metal deposition process and the deposited gate metal is nickel oxide and the non-oxide. It does not adhere to the dielectric layer of the oxide, but to the exposed selected portion of the surface of the insulating layer of the oxide.
How to have that.
半導体を用意し、
前記半導体の選択された部分の上に開口を有する非酸化物の誘電体層を、前記半導体の上に形成し、
前記開口の中にゲートメタルを選択的に堆積させ、前記ゲートメタルは酸化ニッケルであり、
当初の前記ゲートメタルを化学的に還元する、
ことを有する方法。 A method of forming the gate structure of a field effect transistor,
Prepare a semiconductor,
A non-oxide dielectric layer having an opening over a selected portion of the semiconductor is formed on the semiconductor.
A gate metal is selectively deposited in the opening, and the gate metal is nickel oxide.
Chemically reducing the original gate metal,
How to have that.
前記半導体の選択された部分の上に開口を有する非酸化物の誘電体層を、前記半導体の上に形成し、
前記開口によって露出された表面上に酸化ニッケルを形成し、
前記酸化ニッケルを還元剤中でアニールして、前記酸化ニッケルをニッケルへと変換させる、
ことを有する方法。 A method of forming a gate structure on a selected portion of a group III-V semiconductor.
A non-oxide dielectric layer having an opening over a selected portion of the semiconductor is formed on the semiconductor.
Nickel oxide is formed on the surface exposed by the opening and
The nickel oxide is annealed in a reducing agent to convert the nickel oxide into nickel.
How to have that.
半導体を用意し、
前記半導体の選択された部分の上に開口を有する非酸化物の誘電体層を、前記半導体の上に形成し、
原子層成長によって、前記開口の中に酸化ニッケルを選択的に堆積させ、
堆積された前記酸化ニッケルを化学的に還元する、
ことを有する方法。 A method of forming the gate structure of a field effect transistor,
Prepare a semiconductor,
A non-oxide dielectric layer having an opening over a selected portion of the semiconductor is formed on the semiconductor.
Atomic layer growth selectively deposits nickel oxide in the openings.
Chemically reducing the deposited nickel oxide ,
How to have that.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/882,250 US10566428B2 (en) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Method for forming gate structures for group III-V field effect transistors |
US15/882,250 | 2018-01-29 | ||
PCT/US2019/012265 WO2019147402A1 (en) | 2018-01-29 | 2019-01-04 | Method for forming gate structures for group iii-v field effect transistors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021511683A JP2021511683A (en) | 2021-05-06 |
JP7035223B2 true JP7035223B2 (en) | 2022-03-14 |
Family
ID=65234694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020560868A Active JP7035223B2 (en) | 2018-01-29 | 2019-01-04 | Method for Forming Gate Structure of III-V Field Effect Transistor |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10566428B2 (en) |
EP (1) | EP3747040A1 (en) |
JP (1) | JP7035223B2 (en) |
KR (1) | KR102426822B1 (en) |
CN (1) | CN111344837B (en) |
IL (1) | IL274281B (en) |
TW (1) | TWI723315B (en) |
WO (1) | WO2019147402A1 (en) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7082508B2 (en) * | 2018-03-22 | 2022-06-08 | ローム株式会社 | Nitride semiconductor equipment |
WO2020118185A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | Gate metal formation on gallium nitride or aluminum gallium nitride |
US11335810B2 (en) * | 2019-07-22 | 2022-05-17 | Nexgen Power Systems, Inc. | Method and system for fabrication of a vertical fin-based field effect transistor |
US11063011B1 (en) | 2020-02-20 | 2021-07-13 | Nanya Technology Corporation | Chip and wafer having multi-layered pad |
US11652043B2 (en) | 2020-04-29 | 2023-05-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Integrated circuit structure with backside via |
DE102021102235A1 (en) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | INTEGRATED CIRCUIT WITH REAR CONTACT |
WO2021217651A1 (en) * | 2020-04-30 | 2021-11-04 | Innoscience (suzhou) Semiconductor Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US11515410B2 (en) | 2020-10-30 | 2022-11-29 | Raytheon Company | Group III-V semiconductor structures having crystalline regrowth layers and methods for forming such structures |
US11581448B2 (en) | 2021-04-01 | 2023-02-14 | Raytheon Company | Photoconductive semiconductor switch laterally fabricated alongside GaN on Si field effect transistors |
US11710708B2 (en) | 2021-08-19 | 2023-07-25 | Raytheon Company | On-chip EMF isolation of an integrated circuit coupled with photoconductive semiconductor switch under an on-chip faraday cage |
KR20230086509A (en) * | 2021-12-08 | 2023-06-15 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device, semiconductor package, and method of fabricating semiconductor device |
TW202331986A (en) * | 2022-01-18 | 2023-08-01 | 聯華電子股份有限公司 | Semiconductor structure with backside through silicon vias and method of obtaining die ids thereof |
CN118243761B (en) * | 2024-05-28 | 2024-07-30 | 星云基因科技有限公司 | Method for identifying biological information by utilizing biological sensor |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009206472A (en) | 2008-01-28 | 2009-09-10 | Tokyo Electron Ltd | Method of manufacturing semiconductor device, semiconductor device, electronic apparatus, semiconductor manufacturing apparatus, and storage medium |
WO2014020809A1 (en) | 2012-08-03 | 2014-02-06 | パナソニック株式会社 | Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2977263B2 (en) * | 1990-10-22 | 1999-11-15 | 株式会社日立製作所 | Pattern formation method |
JP2885616B2 (en) * | 1992-07-31 | 1999-04-26 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US6440830B1 (en) * | 2000-08-30 | 2002-08-27 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of copper-polysilicon gate formation |
US6645818B1 (en) * | 2002-11-13 | 2003-11-11 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | Method to fabricate dual-metal gate for N- and P-FETs |
KR102220703B1 (en) | 2002-11-15 | 2021-02-26 | 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지 | Atomic Layer Deposition Using Metal Amidinates |
US7160819B2 (en) | 2005-04-25 | 2007-01-09 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Method to perform selective atomic layer deposition of zinc oxide |
US7759262B2 (en) * | 2008-06-30 | 2010-07-20 | Intel Corporation | Selective formation of dielectric etch stop layers |
US7852136B2 (en) | 2008-08-12 | 2010-12-14 | Raytheon Company | Bias network |
US7927942B2 (en) * | 2008-12-19 | 2011-04-19 | Asm International N.V. | Selective silicide process |
WO2011037829A2 (en) * | 2009-09-24 | 2011-03-31 | Applied Materials, Inc. | Methods of fabricating metal oxide or metal oxynitride tfts using wet process for source-drain metal etch |
US8637390B2 (en) * | 2010-06-04 | 2014-01-28 | Applied Materials, Inc. | Metal gate structures and methods for forming thereof |
US8871617B2 (en) * | 2011-04-22 | 2014-10-28 | Asm Ip Holding B.V. | Deposition and reduction of mixed metal oxide thin films |
US20140073106A1 (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-13 | International Business Machines Corporation | Lateral bipolar transistor and cmos hybrid technology |
US8890264B2 (en) * | 2012-09-26 | 2014-11-18 | Intel Corporation | Non-planar III-V field effect transistors with conformal metal gate electrode and nitrogen doping of gate dielectric interface |
US20150235856A1 (en) | 2014-02-20 | 2015-08-20 | Raytheon Company | Semiconductor structures having t-shaped electrodes |
CN107004707B (en) * | 2014-12-19 | 2021-02-09 | 英特尔公司 | Selective deposition of sacrificial barrier layers using semiconductor devices |
US9478508B1 (en) | 2015-06-08 | 2016-10-25 | Raytheon Company | Microwave integrated circuit (MMIC) damascene electrical interconnect for microwave energy transmission |
WO2016204771A1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | Intel Corporation | Bottom-up fill (buf) of metal features for semiconductor structures |
US9613826B2 (en) * | 2015-07-29 | 2017-04-04 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor process for treating metal gate |
US9761694B2 (en) | 2016-01-27 | 2017-09-12 | International Business Machines Corporation | Vertical FET with selective atomic layer deposition gate |
US9570302B1 (en) | 2016-02-10 | 2017-02-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method of patterning a material layer |
US10109507B2 (en) * | 2016-06-01 | 2018-10-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Fluorine contamination control in semiconductor manufacturing process |
US10128237B2 (en) * | 2016-06-24 | 2018-11-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Methods of gate replacement in semiconductor devices |
-
2018
- 2018-01-29 US US15/882,250 patent/US10566428B2/en active Active
-
2019
- 2019-01-04 KR KR1020207013047A patent/KR102426822B1/en active Active
- 2019-01-04 JP JP2020560868A patent/JP7035223B2/en active Active
- 2019-01-04 WO PCT/US2019/012265 patent/WO2019147402A1/en unknown
- 2019-01-04 EP EP19701922.7A patent/EP3747040A1/en active Pending
- 2019-01-04 CN CN201980005677.5A patent/CN111344837B/en active Active
- 2019-01-07 TW TW108100525A patent/TWI723315B/en active
-
2020
- 2020-04-27 IL IL274281A patent/IL274281B/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009206472A (en) | 2008-01-28 | 2009-09-10 | Tokyo Electron Ltd | Method of manufacturing semiconductor device, semiconductor device, electronic apparatus, semiconductor manufacturing apparatus, and storage medium |
WO2014020809A1 (en) | 2012-08-03 | 2014-02-06 | パナソニック株式会社 | Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102426822B1 (en) | 2022-08-01 |
KR20200059298A (en) | 2020-05-28 |
TWI723315B (en) | 2021-04-01 |
EP3747040A1 (en) | 2020-12-09 |
CN111344837A (en) | 2020-06-26 |
IL274281B (en) | 2021-01-31 |
WO2019147402A1 (en) | 2019-08-01 |
US20190237552A1 (en) | 2019-08-01 |
CN111344837B (en) | 2024-06-04 |
TW201937605A (en) | 2019-09-16 |
US10566428B2 (en) | 2020-02-18 |
IL274281A (en) | 2020-06-30 |
JP2021511683A (en) | 2021-05-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7035223B2 (en) | Method for Forming Gate Structure of III-V Field Effect Transistor | |
JP7146784B2 (en) | Nitride structures with gold-free contacts and methods of forming such structures | |
CN110226231B (en) | Nitride structure with gold-free contact and method of forming such a structure | |
TWI721492B (en) | Nitride structures having low capacitance gate contacts integrated with copper damascene structures | |
TWI697124B (en) | Electrode structure for field effect transistor | |
JP7438343B2 (en) | Ohmic alloy contact area sealing layer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200722 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210812 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210817 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211018 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220302 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7035223 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |